Question

（17分）I.為探究SO₂的性質，需要標準狀況下11．2 LSO₂氣體。化學小組同學依據化學方程式Zn+ 2H₂SO₄（濃）=ZnSO₄+SO₂↑+2H₂O計算后，取32.5g鋅粒與質量分數為98%的濃硫酸（密度）  60mL充分反應，鋅全部溶解，對于制得的氣體，有同學認為可能混有雜質。
（1）化學小組所制得的氣體中混有的主要雜質氣體可能是            （填分子式）。產生這種結果的主要原因是                             （用化學方程式和必要的文字加以說明）
（2）為證實相關分析，化學小組的同學設計了實驗，組裝了如下裝置，對所制取的氣體進行探究。

①置B中加入的試劑         ，裝置C中品紅溶液的作用是                     。
②裝置D加入的試劑         ，裝置F加入的試劑                     。
③可證實一定量的鋅粒和一定量的濃硫酸反應后生成的氣體中混有某雜質氣體的實驗現象是                                                                              。
④U型管G加入的試劑         ，作用為                                       .
II．工業上可采用電化學法利用H₂S廢氣制取氫氣，該法制氫過程的示意圖所示，回答下列問題：

（1）產生反應池中發生反應的化學方程式為                                  。
（2）反應后的溶液進入電解池，電解時陽極反應式為                         。
（3）若電解池中生成5. 6 L H₂(標準狀況)，則理論上在反應池中可生成S沉淀的物質的量為___________ mol。

Answer 1

I.（1）H₂（1分）；隨著反應的進行，硫酸濃度降低，致使鋅與稀硫酸反應生成H₂，
Zn+H₂SO₄===ZnSO₄+H₂↑（2分）
（2）①NaOH溶液（或KMnO₄，其它合理答案也給分，1分）
證明SO₂已被完全除盡。（1分）
②濃硫酸（1分） 無水硫酸銅（1分）
③裝置E中玻璃管中黑色CuO粉末變紅色，干燥管F中無水硫酸銅變藍色（2分）
④堿石灰（1分）防止空氣中H₂O進入干燥管而影響雜質氣體的檢驗（1分）
II. （1）H₂S + 2FeCl₃ = 2FeCl₂ + S↓ + 2HCl（2分）
（2）2Fe²⁺ — 2e^- 2Fe³⁺ （2分）   
（3）0.25（2分）

試題分析：I.（1）Zn的物質的量為0.5mol，濃硫酸中含H₂SO₄為1.84g/mL×60mL×98%÷98g/mol="1.1mol," 隨著反應的進行，硫酸濃度降低，當硫酸變為稀硫酸時，發生反應：Zn+H₂SO₄===ZnSO₄+H₂↑，所以化學小組所制得的氣體中混有的主要雜質氣體可能是H₂。
（2）①為了防止SO₂對H₂檢驗的干擾，裝置B中應加入吸收SO₂的試劑，NaOH溶液或KMnO₄溶液等；裝置C中品紅溶液的作用是證明SO₂已被完全除盡。
②H₂還原CuO生成H₂O，為了避免原氣體中水分的干擾，裝置D加入的試劑為濃硫酸；F的作用是檢驗氣體與CuO反應生成了H₂O，所以加入的試劑為無水硫酸銅。
③H₂還原CuO的實驗現象是：裝置E中玻璃管中黑色CuO粉末變紅色，干燥管F中無水硫酸銅變藍色。
④為防止外界空氣中H₂O進入干燥管而影響雜質氣體氫氣的檢驗，裝置G中應加入堿石灰。
II. （1）根據示意圖，反應池加入的FeCl₃與H₂S為反應物，生成了S，發生了氧化還原反應，所以化學方程式為：H₂S + 2FeCl₃ = 2FeCl₂ + S↓ + 2HCl
（2）反應后的溶液FeCl₂和HCl進入溶液，生成H₂的電極為陰極，所以陽極上失去電子的離子為Fe²⁺，所以陽極反應式為：2Fe²⁺ — 2e^- 2Fe³⁺
（3）根據電解池中電子守恒和反應池的化學方程式可得關系式：S ~ 2Fe²⁺ ~ H₂，所以n(S)=n(H₂)=5.6L÷22.4L/mol=0.25mol。