Question

20．【問題情景】某化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)將鐵粉投入硫酸銅溶液中，發(fā)現(xiàn)生成紅色固體物質(zhì)的同時有較多氣泡放出．這一現(xiàn)象激發(fā)起同學(xué)們的探究欲望：生成了什么氣體？
【提出猜想】從物質(zhì)組成元素的角度，放出的氣體可能是SO₂、O₂、H₂．
【查閱資料】SO₂易溶于水，它能與NaOH溶液反應(yīng)，生成Na₂SO₃．
【方案設(shè)計】依據(jù)上述猜想，實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)分別設(shè)計了如下方案：
（1）甲同學(xué)認(rèn)為是O₂，則檢驗(yàn)方法是伸入帶火星的木條，復(fù)燃是氧氣，不復(fù)燃，不是氧氣．

（2）乙同學(xué)認(rèn)為是SO₂，則只需將放出的氣體通入盛有NaOH溶液的洗氣瓶中，稱量通氣前后洗氣瓶的質(zhì)量．寫出SO₂與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式SO₂+2NaOH═Na₂SO₃+H₂O．
（3）實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)合作設(shè)計了如圖1組合實(shí)驗(yàn)方案，排除和驗(yàn)證猜想的氣體．如果放出的是O₂和H₂，你認(rèn)為方案中的安全隱患是可能爆炸，丙同學(xué)認(rèn)為：為確保安全，實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先收集一試管氣體，然后移近酒精燈火焰，若聽到輕微噗聲，方可采用上面的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；如果聽到尖銳爆鳴聲，則不能采用上述裝置．
【實(shí)驗(yàn)探究】經(jīng)丙同學(xué)確認(rèn)安全后，小組同學(xué)首先對裝置A進(jìn)行稱量，再將收集到的氣體從a通入，過一會兒點(diǎn)燃B處酒精燈；一段時間后，發(fā)現(xiàn)表面含CuO的銅網(wǎng)由黑色變?yōu)楣饬恋募t色；停止通氣，再次稱量裝置A，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量無增減．
（4）結(jié)論：鐵粉與硫酸銅溶液反應(yīng)時，產(chǎn)生的氣體是H₂．
（5）由上述實(shí)驗(yàn)可以推出，硫酸銅溶液中可能含有H₂SO₄．（填物質(zhì)化學(xué)式）
（6）不通過稱量，如何判斷SO₂與NaOH溶液發(fā)生了反應(yīng)呢？有一同學(xué)設(shè)計了如圖2所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)試管內(nèi)液面上升，就得出SO₂與NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)的結(jié)論．其他同學(xué)認(rèn)為這一方案不嚴(yán)謹(jǐn)，理由是SO₂易可溶于水．要得到科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕Y(jié)論，仍利用該裝置，需要補(bǔ)做的實(shí)驗(yàn)是與水做對比實(shí)驗(yàn)．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)氧氣的助燃性來檢驗(yàn)；
（2）根據(jù)方程式的書寫方法來考慮；
（3）根據(jù)氧氣和氫氣的性質(zhì)和氫氣的驗(yàn)純方法考慮．
（4）通過前面的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行排出即可；
（5）要想產(chǎn)生氫氣要考慮金屬與酸反應(yīng)；
（6）根據(jù)二氧化硫的性質(zhì)考慮；只要是不與二氧化硫反應(yīng)的溶液就行，主要是對比實(shí)驗(yàn)．

解答 解：
【方案設(shè)計】：
（1）由于氧氣具有助燃性能使帶火星的木條復(fù)燃，所以用帶火星的木條檢驗(yàn)，看是否復(fù)燃；
（2）SO₂與NaOH反應(yīng)的反應(yīng)物是SO₂和NaOH，生成物是亞硫酸鈉和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：SO₂+2NaOH═Na₂SO₃+H₂O；
（3）由于氫氣具有可燃性，氧氣具有助燃性，所以加熱它們的混合物容易發(fā)生爆炸；在對氫氣驗(yàn)純時如果聽到尖銳的爆鳴聲，說明不純，聽到噗的一聲，說明已經(jīng)純了；
【實(shí)驗(yàn)探究】
（1）由于不能使帶火星的木條復(fù)燃，所以不是氧氣，通過氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉溶液的質(zhì)量沒有改變說明不是二氧化硫，所以只能是氫氣了；
（2）要想產(chǎn)生氫氣必須是金屬與酸反應(yīng)，所以硫酸銅溶液中可能含有硫酸或鹽酸；
（3）由于SO₂溶于水中能與水反應(yīng)生成亞硫酸，也會導(dǎo)致試管內(nèi)氣壓減小，使液面上升，因此要做一個對比試驗(yàn)即可，所用溶液中的溶質(zhì)不能與二氧化硫反應(yīng)．
故答案為：
（1）伸入帶火星的木條，復(fù)燃是氧氣，不復(fù)燃，不是氧氣；
（2）SO₂+2NaOH═Na₂SO₃+H₂O；
（3）可能爆炸     移近酒精燈火焰    輕微噗聲    尖銳爆鳴聲      
（4）H₂；
（5）H₂SO₄     
（6）SO₂易可溶于水    與水做對比實(shí)驗(yàn)

點(diǎn)評 在判斷兩種物質(zhì)反應(yīng)后生成物是什么氣體時，要根據(jù)質(zhì)量守恒定律來做出推斷，再進(jìn)行逐一排除．