某化学兴趣小组用如图装置进行“市售锌粒和硫酸反应制取氢气的条件选择”的探究:当B中的化学反应趋于平稳后,每间隔一分钟收集一次氢气.不同条件下,每分钟收集到氢气的体积如下表:
⊙
⊙
⊙
⊙
实验序号
⊙
硫酸浓度
⊙
饱和硫酸铜溶液体积/mL
⊙
反应达到平稳的时间/min
⊙
第1分钟收集氢气体积/mL
⊙
第2分钟收集氢气体积/mL
⊙
第3分钟收集氢气体积/mL
⊙
…
⊙
⊙
1
⊙
20%
⊙
0
⊙
5.4
⊙
6.1
⊙
11.9
⊙
13.7
⊙
…
⊙
⊙
2
⊙
20%
⊙
0.5
⊙
2.5
⊙
23.9
⊙
32.1
⊙
33.5
⊙
…
⊙
⊙
3
⊙
30%
⊙
0.5
⊙
1.1
⊙
60.7
⊙
89.9
⊙
90.1
⊙
…
⊙
⊙
4
⊙
a%
⊙
3.0
⊙
0.8
⊙
55.7
⊙
66.0
⊙
61.4
⊙
…
请回答:
(1)关闭K2、打开K1,观察到 ___ ,说明B反应达到平稳.
(2)实验l、2是对比探究实验,分析上表,说明该对比探究实验的目的是 ___ .
(3)细口瓶C的容积为V(mL),为了使加入的锌(质量bg)不浪费,在C中还留有[2/5]的水时,则V= ___ [与b的代数关系式,气体摩尔体积是Vm(mL•mol-1)].
(4)实验4是研究饱和硫酸铜溶液的体积对实验的影响,a值应为 ___ (填选项).
A. 20B.30C.27D. 40
(5)分析上表,市售锌粒和硫酸反应制取氢气的条件应该选择实验 ___ (填实验序号).
(6)从实验后的废液中回收皓矾(ZnSO4•7H2O)所需的实验操作步骤是 ___ 、蒸发浓缩、 ___ 、过滤、洗涤、凉干.
(7)查资料得知:Cu++Cl-═CuCl↓.
湿法冶锌工艺中,硫酸锌溶液中常含有少量的氯离子,往其中加硫酸铜溶液和金属锌,可除去氯离子,其离子反应方程式是 ___ .
解题思路:(1)关闭K2、打开K1,锌和硫酸反应生成氢气,可在A中观察到有气泡出现;
(2)实验1、2的不同在于实验1没有滴加硫酸铜,而实验2滴加硫酸铜;
(3)根据方程式计算;
(4)实验4是研究饱和硫酸铜溶液的体积对实验的影响,硫酸浓度应相同,根据生成氢气的体积判断;
(5)实验3反应速率最大;应选择反应速率最大的条件;
(6)反应后的废液中往往含有不溶解的物质,故先过滤,除去不溶物,然后蒸发浓缩、冷却结晶,再过滤、洗涤、晾干即得皓矾;
(7)由反应物和生成物可写出反应的离子方程式.
(1)装置B中硫酸与锌反应制备氢气,关闭K2,打开K1,则生成的氢气进入装置A中,当烧杯中逸出的气泡均匀时表明B生成氢气的反应达到平稳,故答案为:A中冒出均匀(或连续)的气泡;
(2)实验l、2是对比探究实验,由表中数据可知,实验1、2的不同在于实验1没有滴加硫酸铜,而实验2滴加硫酸铜,二者反应的速率不同,可用于比较硫酸铜溶液对反应呢速率的影响,故答案为:滴加0.5 mL的饱和硫酸铜溶液对生成氢气速率的影响;
(3)Zn与硫酸反应制备氢气的化学方程式中,Zn和H2的计量系数相同,则物质的量相同,故[bg/65g/mol]=
V×
3
5
Vm,即V=
bVm
39=0.0256bVm,故答案为:
bVm
39或0.0256bVm;
(4)对比实验2、实验3和实验4的第1分钟、第2分钟、第3分钟收集的气体,相同时间内实验4收集的气体比实验2多,但比实验3少,为了测定饱和硫酸铜溶液的体积对实验的影响,需要固定硫酸的浓度,该硫酸浓度应为30%,故答案为:B;
(5)实验3反应速率最大,故应该选择实验3的条件,故答案为:3;
(6)反应后的废液中往往含有不溶解的物质,故先过滤,除去不溶物,然后蒸发浓缩、冷却结晶,再过滤、洗涤、晾干即得皓矾,故答案为:过滤;冷却结晶;
(7)由反应物和生成物可写出反应的离子方程式为Zn+2Cu2++2Cl-=2CuCl↓+Zn2+,故答案为:Zn+2Cu2++2Cl-=2CuCl↓+Zn2+.
点评:
本题考点: 探究温度、压强对化学反应速率的影响.
考点点评: 本题考查实验探究,侧重于学生的分析能力、实验能力和评价能力的考查,注意把握表中数据,能正确把握题给信息,难度不大.
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