Question

某化學興趣小組在做Al和CuSO₄溶液反應實驗時，小明將Al絲插入到盛有CuSO₄溶液的試管中，發現無明顯現象，他非常困惑．小芳告述了他，這是因為

鋁絲的表面有致密的氧化膜，阻止了鋁和硫酸銅的反應

，并告述了他處理的方法．他按照小芳告述的方法重新做了該實驗，但他發現Al絲表面有紅色物質析出的同時有氣泡產生．這一現象激發了同學們的探究欲望，產生的氣體是什么呢？
[提出猜想]該氣體可能是SO₂、O₂、H₂中的一種或幾種．
同學們猜想該氣體可能是SO₂、O₂、H₂中的一種或幾種．你認為他們提出該猜想的依據是

質量守恒定律

．
[查閱資料]SO₂的性質與CO₂相似．
[設計方案]同學們為驗證自己的猜想，設計了如下方案：
（1）小明認為若是O₂，則檢驗方法是

將帶火星的木條伸到試管中（木條不復燃，則不是氧氣）

．
（2）小芳認為若是SO₂，則只需將產生的氣體通過盛有NaOH溶液的洗氣瓶中，稱量在通氣前后洗氣瓶的質量，即可驗證．
（3）小組同學合作設計了如圖所示裝置，排除和驗證猜想的氣體．

如果產生的是O₂和H₂的混合氣體，你認為該方案存在的安全隱患是

點燃（或加熱）氫氣和氧氣的混合氣體，則可能發生爆炸

．為確保安全，他們根據所學知識進行實驗．實驗證明可用上述裝置進行實驗．
[實驗探究]小組同學首先稱量裝置甲的質量，再將收集的氣體從A通入，過一會兒后點燃乙處的酒精燈；一段時間后，發現表面含有CuO的銅絲網變為光亮的紅色；停止加熱再停止通氣體，再次稱量裝置甲的質量，發現質量無變化．B瓶中所裝試劑為

濃硫酸

．
[實驗結論]Al絲插入到CuSO₄溶液時，產生的氣體是

氫氣

．
[實驗反思]（1）不用稱量裝置甲的質量，如何判斷SO₂與NaOH溶液發生了反應呢？小紅設計了如圖所示的裝置進行實驗，發現試管內液面上升，于是他得出SO₂與NaOH溶液發生了反應．小華認為這一方案不嚴謹，不足以說明SO₂與NaOH溶液確實發生了反應．
他的理由是

SO₂能溶于水，NaOH溶液中含有水，SO₂的減少，是SO₂溶于水，還是與NaOH反應，該實驗無法說明．

．要得到科學嚴謹的結論，小華思考后，仍用該裝置，補充了一個實驗來回答，這個實驗是：

取一只相同的試管，收集滿SO₂后，倒插入盛水的燒杯中，比較試管中液面上升的高度，即可判斷

．小華采用的是

對比

實驗法．這一方法是我們學習化學的一個重要方法．
（2）通過上述實驗，該小組同學得出CuSO₄溶液中可能含有的物質是

硫酸

．實驗后，他們請教實驗老師，老師告訴他們：在配制CuSO₄溶液時，為防止溶液渾濁，在溶液中加了少量該物質．

Answer 1

分析：根據鋁的性質與氧氣反應生成致密氧化膜考慮，根據質量守恒定律考慮生成的氣體，由于反應前后元素種類不變；（1）根據氧氣的性質考慮；（3）根據氫氣具有可燃性考慮，由于二氧化硫能溶于水和與氫氧化鈉反應進行對比考慮．

解答：解：鋁絲的表面有致密的氧化膜，氧化膜不與鹽反應阻止了鋁和硫酸銅的反應，根據質量守恒定律考慮生成的氣體，由于反應前后元素種類不變；
（1）由于氧氣具有助燃性能使帶火星的木條復燃所以將帶火星的木條伸到試管中（木條不復燃，則不是氧氣）來檢驗；
（3）由于氫氣具有可燃性，氧氣具有助燃性，所以點燃（或加熱）氫氣和氧氣的混合氣體，則可能發生爆炸；氫氣還原氧化同時必須是干燥純凈的氫氣，所以B瓶中所裝試劑是濃硫酸來除水；由于氧氣不具有還原性，二氧化硫能與氫氧化鈉反應，因為氫氧化鈉溶液質量不變所以不是二氧化硫，氫氣具有還原性，所以是氫氣；SO₂能溶于水，NaOH溶液中含有水，SO₂的減少，是SO₂溶于水，還是與NaOH反應，該實驗無法說明．利用一個對比實驗：取一只相同的試管，收集滿SO₂后，倒插入盛水的燒杯中，比較試管中液面上升的高度，即可判斷了；金屬鋁與酸反應才能產生氫氣，所以硫酸銅中可能混有硫酸．
故答案為：鋁絲的表面有致密的氧化膜，阻止了鋁和硫酸銅的反應．質量守恒定律．將帶火星的木條伸到試管中（木條不復燃，則不是氧氣）．　　　　點燃（或加熱）氫氣和氧氣的混合氣體，則可能發生爆炸．　濃硫酸．　氫氣．　SO₂能溶于水，NaOH溶液中含有水，SO₂的減少，是SO₂溶于水，還是與NaOH反應，該實驗無法說明．取一只相同的試管，收集滿SO₂后，倒插入盛水的燒杯中，比較試管中液面上升的高度，即可判斷．　　　對比（或比較或控制變量法）．　      　硫酸（稀硫酸）．

點評：解答本題關鍵是知道鋁易與氧氣產生氧化膜，氫氣具有還原性能還原氧化銅．