Question

某研究小组同学为探究锌与硫酸反应生成SO₂、H₂的临界浓度(浓硫酸能与锌反应生成SO₂的最低浓度)设计了如下实验。在大试管A中加入100mLl 8mol/L硫酸，向连接在塑料棒上的多孔塑料球内加入足量的锌粒(塑料棒可以上下移动)，在试剂瓶D中加入足量的浓NaOH溶液(加热和夹持装置已省略)。

已知：锌与浓硫酸接触，开始时反应缓慢，可以适当加热以加速其反应，当有大量气泡生成时，该反应速率会明显加快并伴有大量的热放出。

(1)请写出锌与硫酸反应产生SO₂的化学方程式______________。

(2)在组装仪器之后，加入试剂之前必须进行的操作是__________。

(3)长导管B的作用是______，如果没有这个设计，最终测定的临界浓度会_________。(填“偏高”、“偏低"或“无影响”)

(4)装置中干燥管C的作用是_______，请简述如何判断硫酸已达临界浓度________。

(5)反应结束后向D装置中加入足量的H₂O₂溶液和足量的BaCl₂溶液，充分反应后将所得沉淀过滤、洗涤、干燥、称量得到固体质量为a克，则浓硫酸与锌反应的临界浓度为：_________mol/L。(用含a的计算式表示，忽略体积变化)

(6)某同学通过联系氧化还原反应的相关知识，认为也可以利用硫酸酸化的高锰酸钾溶液对D中的SO₃^2-进行滴定，通过滴定出的SO₃^2-的物质的量计算临界浓度，你认为他的这一想法是否可行?________(填“可行”或“不可行”)，原因是__________。

Answer

Zn+2H2SO4(浓)=ZnSO4+SO2↑+2H2O 检验装置气密性 导气、冷凝回流 偏低 防倒吸 在F处收集气体并验纯，如果确定收集到了氢气则证明硫酸浓度已经降到临界点以下 不可行 实验过程中不能保证得到的Na2SO3溶液是否会被空气中的氧气氧化变质，造成滴定结果不准确

【解析】

设计实验探究锌与硫酸反应生成SO2、H2的临界浓度，因为该装置是一个气体发生装置，在组装仪器之后，组装好仪器之后检查装置气密性；检验硫酸与锌反应生成二氧化硫的最低浓度，即临界浓度，测定从二氧化硫的物质的量，根据Zn+2H2SO4(浓)=ZnSO4+SO2↑+2H2O的方程式，计算出生成一定量的二氧化硫需要消耗的硫酸，总硫酸的物质的量减去生成一定量二氧化硫消耗的硫酸的物质的量，计算出剩余硫酸的物质的量，依据c=，计算出最终测定硫酸的临界浓度。

（1）刚开始硫酸的浓度比较大，与锌反应生成二氧化硫，其反应方程式为Zn+2H2SO4(浓)=ZnSO4+SO2↑+2H2O；

（2）该装置是一个气体发生装置，在组装仪器之后，检查装置的气密性，若气密性良好，再加入药品；

（3）该反应是个放热反应，长导管B的作用是导气、冷凝的作用，使水蒸气冷凝回流，起到了确保硫酸溶液的体积不变的作用；如果没有这个设计，最终测定的临界浓度会偏低；

（4）二氧化硫是污染气体不能排放到空气中，需要用氢氧化钠溶液吸收，利用干燥管C防止液体发生倒吸；判断硫酸已达临界浓度:根据反应一段时间，浓硫酸变为稀硫酸，稀硫酸与锌反应不能生成二氧化硫，而是生成氢气，故在F处收集气体并验纯，如果确定收集到了氢气则证明硫酸浓度已经降到临界点以下；

（5）加入足量的H2O2溶液把亚硫酸钠氧化为硫酸钠，加入足量的BaCl2溶液生成硫酸钡沉淀，充分反应后将所得沉淀过滤、洗涤、干燥、称量得到固体质量为a克，n(BaSO4)=，n(SO2)=，消耗硫酸的物质的量为：n(H2SO4) =n(SO2)=2×，Zn+2H2SO4(浓)=ZnSO4+SO2↑+2H2O，浓硫酸与锌反应的临界浓度为： =

mol/L；

（6）不能用硫酸酸化的高锰酸钾溶液对D中的SO32-进行滴定，因为在滴定的过程中溶液中的亚硫酸根离子会被空气中的氧气氧化为硫酸根离子，造成滴定结果不准确。