Question

晓菲在复习金属的化学性质时发现：“位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢”．为什么必须是稀硫酸

晓菲在复习金属的化学性质时发现：“位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢”．为什么必须是稀硫酸呢？于是她把锌粒投入浓硫酸中，发现有较多的气泡放出，并闻到一股刺激性气味．[提出猜想]生成的气体是什么？猜想Ⅰ：可能是SO2；猜想Ⅱ：可能是H2；猜想Ⅲ：可能是SO2、H2的混合气体．[查阅资料]1、二氧化硫是一种无色、有刺激性气味的有毒气体．易溶于水且和水发生反应生成酸．在常温、常压下，1体积水大约能溶解40体积的二氧化硫．2、SO2可以使品红溶液褪色．[分析]猜想Ⅱ错误的原因是______．[实验探究]依据上述猜想，她设计了如下方案：实验一、收集一试管锌与浓硫酸反应生成的气体，倒立在滴有紫色石蕊试液的水槽中（如图1）．根据观察到的实验现象，生成的气体中确有SO2的存在．她观察到的实验现象是______．实验二、晓菲又设计了如图2所示的实验装置（锌粒与浓硫酸反应生成的气体为X，且该装置略去）．将收集到的气体通入，过一会儿点燃D处酒精灯；一段时间后，发现表面含CuO的铜网由黑色变为光亮的红色，试管口有水雾出现．结合实验一、二可知猜想3成立．[问题讨论]（1）装置B与C的作用分别是什么？（2）D处发生的化学反应方程式：______． （考纲一般不要求）（3）再次查阅资料：浓硫酸具有强氧化性，与金属反应时不产生氢气．化学反应方程式为：Zn+2H2SO4（浓）═ZnSO4+SO2↑+2H2O，晓菲实验中产生氢气的原因是什么？（4）图3中收集SO2的装置中最合理的是______（5）用100克未知质量分数的氢氧化钠溶液来吸收二氧化硫气体，待完全反应后，测得所得溶液的质量为112.8克，求氢氧化钠溶液的质量分数是多少？

Answer 1

[分析]因为氢气是无色无味的气体，而题目中产生的气体是刺激性气味气体，故猜想Ⅱ错误；
[实验探究]二氧化硫易溶于水，且溶于水呈酸性，能使紫色石蕊试液变红，因此如果试管中的水面上升，试管中的液体变成红色才能确定一定有二氧化硫．因为气体通过装置D后，CuO的铜网由黑色变为光亮的红色，试管口有水雾出现，说明气体中含有氢气．
[问题讨论]
（1）二氧化硫能与氢氧化钠反应，因此装置B中氢氧化钠溶液用来吸收SO₂；装置C用来干燥气体（或吸收气体中的水蒸气）
（2）D处是氢气还原氧化铜，化学方程式为H₂+CuO

△   .

Cu+H₂O
（3）金属与浓硫酸反应不产生氢气，但随着Zn与浓H₂SO₄反应的进行，浓H₂SO₄浓度逐渐变稀，Zn与稀H₂SO₄反应可产生H₂
（4）因为二氧化硫易溶于水，不能用排水法收集；二氧化硫会污染空气，不能排放到空气中，因此最合适的收集方法是C
（5）解：设氢氧化钠溶液的溶质质量分数为x
2NaOH+SO₂═Na₂SO₃+H₂O
80         64
100g×x   112.8g-100g

80

100g×x

=

64

12.8g

x=16%
答：氢氧化钠溶液的溶质质量分数是16%
故答案为：[分析]氢气是无色无味的气体．
[实验探究]：试管中的水面上升，试管中的液体变成红色
[问题讨论]
（1）装置B中氢氧化钠溶液用来吸收SO₂；装置C用来干燥气体（或吸收气体中的水蒸气）
（2）H₂+CuO

△   .

Cu+H₂O
（3）随着Zn与浓H₂SO₄反应的进行，浓H₂SO₄浓度逐渐变稀，Zn与稀H₂SO₄反应可产生H₂
（4）C
（5）16%