Question

一定量的濃硫酸與足量Zn充分反應時，有SO₂和H₂生成。某校化學研究性學習小組分別從定性和定量兩方面對此作了研究。
定性實驗：按圖組裝好實驗裝置，微熱試管A，觀察實驗現象。反應開始后，觀察到A試管中Zn與濃硫酸反應，C、D、E中有氣泡產生，隨后氣泡量減少，品紅溶液褪色，D中先出現渾濁后渾濁消失。反應較長時間后，C、D、E中的氣泡量又會明顯增加。試回答下列問題：

(1)從甲、乙裝置選擇合適的填入B、C中，并進行正確連接，a接       、       接b，c接       、       接d；D、E兩支試管中CCl₄的作用是       。
(2)能證明濃硫酸具有強氧化性的實驗現象為       ；反應較長時間后氣泡量又會明顯增加的原因是     。
(3)一定量的濃硫酸與足量Zn充分反應時，有H₂生成的理由是       ；實驗過程中，濃硫酸表現強氧化性的反應方程式是             。D中渾濁消失的離子反應方程式是               。
定量實驗：某化學實驗研究性學習小組設計了以下實驗，以定量測定反應中生成的SO₂和H₂的體積之比。
取A試管中充分反應后的溶液2 mL(假設反應前后溶液的體積不變)，配制成100 mL溶液。然后取稀釋液20.00 mL滴加BaCl₂溶液使沉淀完全，過濾、洗滌、干燥沉淀，稱量所得沉淀為1.4 g。
(4)完成定量實驗部分所需的玻璃儀器有：滴管、玻璃棒、燒杯、量筒、干燥器、       、       、       、       、       等(可填滿，也可以空缺)。
(5)計算反應中生成的SO₂和H₂的體積之比：       。

Answer 1

見解析

(1)B中應該選擇乙，是一個安全裝置，a接3或4；C中應該選擇甲，c接2；由于SO₂難溶于CCl₄，所以D、E中CCl₄的作用是防倒吸。(2)濃硫酸強氧化性表現在反應中被還原。微熱試管時裝置中殘留的空氣首先被排出，能觀察到有氣泡冒出的現象，當空氣排盡后反應開始，生成的氣體使品紅溶液褪色，說明硫酸被還原成SO₂；反應較長時間后，C、D、E中的氣泡量又會明顯增加，說明生成的不再是SO₂，而是H₂。(3)生成H₂的原因是：反應一段時間后，硫酸濃度減小，變成稀硫酸，稀硫酸具有酸的通性。濃硫酸表現強氧化性的反應是：Zn＋2H₂SO₄(濃)=ZnSO₄＋SO₂↑＋2H₂O，D中渾濁消失的離子反應方程式為：CaSO₃＋SO₂＋H₂O=Ca^2＋＋2HSO₃^-。(4)配制溶液還需要100 mL的容量瓶，取20.00 mL稀釋液要用25 mL的酸式滴定管(或移液管)，過濾需要普通漏斗。(5)硫酸表現強氧化性時，其反應為：Zn＋2H₂SO₄(濃)=ZnSO₄＋SO₂↑＋2H₂O，反應中表現酸性的硫酸和表現強氧化性的硫酸的物質的量之比為1∶1，如果設反應的硫酸總量為a mol，反應后溶液中剩余的硫酸根離子為b mol，則結合硫酸變稀后的反應：Zn＋H₂SO₄=ZnSO₄＋H₂↑，可以求得反應中生成的SO₂和H₂的體積之比為：V(SO₂)∶V(H₂)＝(a－b)∶(2b－a)，根據題目提供的數據可得V(SO₂)∶V(H₂)＝2∶7。