Question

请高手帮我做一道高一的化学题目，谢谢！

一定质量的Zn与100mL一定浓度的硫酸充分反应：（1）若反应前硫酸浓度为12.0mol/L，反应后称量剩余锌发现锌质量减少了65.0g。将反应后的溶液稀释至1L，则此时溶液中ZnSO4的物质的量浓度和产生的SO2气体的体积(S.T.P)各为多少？（2）若反应前硫酸浓度为14.5mol/L，反应后Zn完全溶解，将反应后溶液稀释至1L，测得溶液中SO42-的浓度为1.05mol/L、pH=1，则反应产生的SO2和H2气体的体积(S.T.P)各为多少？（3）将（1）中产生的气体缓缓通入100mLamol/LNaOH溶液中，SO2和NaOH都消耗完毕，则a的取值范围为________________。

Answer 1

（1）因为锌有剩余，所以硫酸完全反应变成ZnSO4和SO2,
根据得失电子守恒
2n(Zn)=2n(SO2)
即n(SO2)=n(Zn)=n(ZnSO4)
由硫元素守恒
n(H2SO4)=n(SO2)+n(ZnSO4)
n(H2SO4)=12.0mol/L*0.1L=1.2mol
可得n(SO2)=n(ZnSO4)=0.6mol
c(ZnSO4)=0.6mol/1L=0.6mol/L
V(SO2)=13.44L
(2)因为锌完全溶解，所以原有硫酸中的硫反应后以H2SO4、ZnSO4、SO2形式存在。
由硫守恒可得
n(H2SO4)=n(ZnSO4)+n(H2SO4)+n(SO2)
因为溶液中硫酸根离子浓度为1.05mol/L，所以硫酸根的物质的量为1.05mol,即n(ZnSO4)+n(H2SO4)=1.05mol,
所以n(SO2)=n(H2SO4)-n(ZnSO4)-n(H2SO4)=14.5mol/L*0.1L-1.05mol=0.4mol
V(SO2)=8.96L
溶液的pH=1则c(H+)=0.1mol/L
n(H+)=1/2n(H2SO4)=0.1mol
n(ZnSO4)=n(Zn)=n(硫酸根离子)-n(H2SO4)=1.05mol-0.1mol/2=1mol
由得失电子守恒
2n(H2)+2n(SO2)=2n(Zn)
n(H2)=1mol-0.4mol=0.6mol
V(H2)=13.44L
(3)取值范围的极限一个是全部以NaHSO3存在，一个是全部以Na2SO3存在。
根据元素守恒
如为前者 n(NaHSO3)=n(NaOH)=n(SO2)=0.6mol
即0.1L*a mol/L=0.6mol
a=6
如为后者 n(Na2SO3)=2n(NaOH)=n(SO2)=0.6mol
即0.1L*a mol/L=0.6mol/2=0.3mol
a=3
则a的取值范围为3≤a≤6