Question

（2012?長豐縣模擬）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]小組同學猜想放出的氣體可能是SO₂、O₂、H₂．做出以上猜想的依據是

質量守恒定律

．
[查閱資料]SO₂易溶于水，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

用帶火星的木條檢驗，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．
裝置B中濃硫酸的作用是

吸收水蒸氣或干燥氣體

，如果放出的是O₂和H₂，你認為方案中存在的安全隱患是

實驗時在C裝置中易發生爆炸事故

．
經丙同學確認安全后（即不含O₂），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C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，質量無增減．
[得出結論]：鐵粉與硫酸銅溶液反應時，產生的氣體是

H₂

．
（4）若不通過稱量，如何判斷SO₂與NaOH溶液發生了反應？丁同學設計了如圖2所示的裝置進行實驗，發現試管內液面上升，得出SO₂與NaOH溶液發生反應的結論．你認為這一方案是否嚴謹，并說明理由．若不嚴謹，仍利用該裝置，你認為應該補做什么實驗？

Answer 1

分析：進行猜想要考慮到反應前后元素種類不變，（1）根據氧氣的助燃性考慮；（2）根據方程式的寫法考慮；（3）根據濃硫酸具有吸水性，點燃可燃性氣體和氧氣的混合物容易發生爆炸；（4）根據二氧化硫易溶于水來考慮壓強減小原因，再利用對比實驗進行考慮．

解答：解：鐵粉投入硫酸銅溶液中，反應前含有S、O、H元素，依據質量守恒定律可以得出猜想．
（1）檢驗氧氣可利用其特性，能使帶火星的木條復燃；
（2）SO₂與NaOH反應的反應物是二氧化硫和氫氧化鈉，生成物是亞硫酸鈉和水，用觀察法配平；
（3）濃硫酸具有吸水性，故裝置B中濃硫酸的作用是吸收水蒸氣；如果放出的是O₂和H₂，若在氣體爆炸極限內時，點燃可能會發生爆炸；H₂可以使CuO還原成紅色的Cu，A裝置質量不變說明沒有SO₂，故產生的氣體為H₂；
（4）由于SO₂易溶于水，也能使液面上升，故應用等體積的水代替NaOH溶液進行對比實驗，根據兩組裝置試管內液面高度差才能證明SO₂與NaOH溶液發生了反應．
故答案為：質量守恒定律（或反應前后元素種類不變）
（1）用帶火星的木條檢驗，看木條是否復燃
（2）SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O
（3）吸收水蒸氣或干燥氣體；   實驗時在C裝置中易發生爆炸事故；H₂
（4）不嚴謹  SO₂易溶于水，也能使液面上升； 用等體積的水代替NaOH溶液進行對比實驗．

點評：要知道點燃可燃性氣體和空氣（或氧氣）的混合物容易發生爆炸；本題容易出錯的地方是二氧化硫與氫氧化鈉反應的驗證，要考慮到二氧化硫易溶于水．