Question

4．請你參與下列探究：
【問題情景】某化學實驗小組同學將鐵粉投入硫酸銅溶液中，發現生成紅色固體物質的同時有較多的氣泡放出．這一現象激發起同學們的探究欲望，生成的是什么氣體？
【提出猜想】從物質組成元素的角度，放出的氣體可能是SO₂、O₂、H₂．
【查閱資料】SO₂溶于水，它能與NaOH反應，生成Na₂SO₃．
【方案設計】依據上述猜想，實驗小組同學分別設計了如下方案：
（1）甲同學認為是O₂，則檢驗方法是用帶火星的木條試驗，看木條是否復燃．
（2）乙同學認為是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量．寫出SO₂與NaOH反應的化學方程式SO₂ +2NaOH=Na₂SO₃ +H₂O．
（3）實驗小組同學合作設計了如圖1組合實驗方案，排除和驗證猜想的氣體．如果放出的是O₂和H₂，你認為方案中的安全隱患是實驗時在B處易發生爆炸事故．

丙同學認為：為確保安全，實驗前應先收集一試管氣體，用拇指堵住試管口，靠近火焰點火，若不發出尖銳的爆鳴聲，方可采用上面的裝置進行實驗．
【實驗探究】經丙同學確認安全后，小組同學首先對裝置A進行稱量，再將收集到的氣體從a通入，過一會兒點燃B處酒精燈；一段時間后，發現表面含CuO的銅網由黑色變為光亮的紅色；停止通氣，再次稱量裝置A，發現質量無增減．
結論：鐵粉與硫酸銅溶液反應時，產生的氣體是H₂．
【思維拓展】
（1）由上述實驗可以推出，硫酸銅溶液中可能含有酸性 （或H₂SO₄）物質．
（2）不通過稱量，如何判斷SO₂與NaOH溶液發生了反應呢？有一同學設計了圖2所示的裝置進行實驗，發現試管內液面上升，就得出SO₂與NaOH溶液發生反應的結論．其他同學認為這一方案不嚴謹，理由SO₂易溶于水，也能使液面上升．

Answer 1

分析 【方案設計】
（1）根據氧氣的助燃性進行分析；
（2）根據酸性氧化物會與堿反應生成鹽和水進行分析；
（3）根據助燃性氣體和可燃性氣體加熱可能爆炸進行分析；
根據檢驗氫氣純度的方法進行分析；
【實驗探究】
根據二氧化硫會與堿反應進行分析；
【思維拓展】
（1）根據活潑金屬和酸反應會生成氫氣進行分析；
（2）根據二氧化硫極易溶于水進行分析；

解答 解：【方案設計】
（1）氧氣具有助燃性，可以通過檢驗氣體的助燃效果進行判斷，故答案為：用帶火星的木條試驗，看木條是否復燃；
（2）二氧化硫和氫氧化鈉反應會生成亞硫酸鈉和水，故答案為：SO₂ +2NaOH=Na₂SO₃ +H₂O；
（3）氫氣和氧氣的混合氣在加熱的過程中可能發生爆炸，故答案為：實驗時在B處易發生爆炸事故；
檢驗氫氣的純度就是收集一試管氣體，用拇指 堵住試管口，靠近火焰點火，若不發出尖銳的爆鳴聲，表示氫氣已經純凈；
【實驗探究】
表面含CuO的銅網由黑色變為光亮的紅色，說明氣體具有還原性，A處質量無增減，所以沒有二氧化硫，故答案為：H₂；
【思維拓展】
（1）要生成氫氣必須是酸和活潑金屬反應，故答案為：酸性 （或H₂SO₄）；
（2）二氧化硫極易溶于水，可以將氫氧化鈉換成水做對比試驗，對比水面上升的高度，故答案為：SO₂易溶于水，也能使液面上升，將NaOH溶液換成水做對比實驗．
答案：
【方案設計】
（1）用帶火星的木條試驗，看木條是否復燃；
（2）SO₂ +2NaOH=Na₂SO₃ +H₂O；
（3）實驗時在B處易發生爆炸事故；堵住試管口，靠近火焰點火；
【實驗探究】H₂；
【思維拓展】
（1）酸性 （或H₂SO₄）；
（2）SO₂易溶于水，也能使液面上升．

點評 在解此類題時，首先分析題中考查的問題，然后結合所給的知識和學過的知識進行分析解答．