请问在含2molH2SO4的浓H2SO4溶液中加入足量锌粉,使其充分反应,我知道最后可定浓硫酸变成稀硫酸,因而放出氢气,也就是最后生成二氧化硫和氢气两种气体,反应结束时转移电子的总物质量为什么

Question

请问在含2molH2SO4的浓H2SO4溶液中加入足量锌粉,使其充分反应,我知道最后可定浓硫酸变成稀硫酸,因而放出氢气,也就是最后生成二氧化硫和氢气两种气体,反应结束时转移电子的总物质量为什么不是4mol

Answer 1

按你的描述,大致发生以下两个独立的反应：
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ (1)
Zn+2H2SO4=ZnSO4+SO2↑+2H2O (2)
实际上,2mol/L的H2SO4浓度才20%左右,也算不得多浓的浓硫酸
而且,若Zn量足够,最后实际上是没有H2SO4剩余的,会被全部消耗
转移电子的多少,要看这两个反应发生的比例
第一个反应,每发生1mol反应转移2mol电子,消耗1mol的H2SO4
第二个反应,每发生1mol反应转移2mol电子,消耗2mol的H2SO4
假如总共有1L的硫酸溶液,则其中净含H2SO4有2mol
假设第一个反应发生xmol,则其消耗xmol的H2SO4,转移2xmol电子
剩余2-x mol的H2SO4,则第二个反应发生(2-x)/2 mol,转移(2-x) mol电子
则电子转移总量为 n=2x+(2-x)=x+2 (mol)
可见,只有当x=2时,电子转移总量才是4mol
此时,只有第一个反应发生,而第二个反应不能发生
若两个反应同时发生,则转移总电子量总是小于4mol的
因两个反应同时发生时,x的取值范围只能是 0