Question

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分析，放出的氣體可能是 SO₂、O₂、H₂．
查閱資料：①SO₂易溶于水：SO₂能與NaOH反應，生成物之一是Na₂SO₃．
②CuO+H₂

△   .

Cu+H₂
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，則檢驗方法是收集一瓶氣體

 

，說明該氣體不是氧氣．
（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：

 

．
（3）實驗小組同學合作設計了如下組合實驗方案，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：

 

．
丙同學認為：為確保安全，實驗前應先收集一試管氣體，用拇指堵住試管口移近火焰，放開拇指聽聲音，若不發出

 

，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，發現其質量無增減．
結論：鐵粉與硫酸銅溶液反應時，產生的氣體是

 

．
思維拓展：
（1）由上述實驗可以推出，硫酸銅溶液中可能含有的物質是

 

．
（2）不通過稱量，如何判斷SO₂與NaOH溶液發生了反應呢？有一同學設計了右圖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，理由是

 

．
要確切證明SO₂與NaOH溶液發生了反應，可另取一套同樣的裝置，把燒杯里的NaOH溶液換成

 

，做一個

 

試驗．

Answer 1

分析：方案設計：（1）根據氧氣的助燃性來檢驗；（2）根據方程式的書寫方法來考慮；（3）根據氧氣和氫氣的性質和氫氣的驗純方法考慮．結論：通過前面的實驗進行排出即可；
思維拓展：（1）要想產生氫氣要考慮金屬與酸反應；（2）根據二氧化硫的性質考慮；只要是不與二氧化硫反應的溶液就行，主要是對比實驗．

解答：解：方案設計：（1）由于氧氣具有助燃性能使帶火星的木條復燃，所以用帶火星的木條檢驗，看是否復燃；
（2）SO₂與NaOH反應的反應物是SO₂和NaOH，生成物是亞硫酸鈉和水，再通過觀察法進行配平即可；
（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生爆炸；在對氫氣驗純時如果聽到尖銳的爆鳴聲，說明不純，聽到噗的一聲，說明已經純了；
結論：由于不能使帶火星的木條復燃，所以不是氧氣，通過氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉溶液的質量沒有改變說明不是二氧化硫，所以只能是氫氣了；
【思維拓展】（1）要想產生氫氣必須是金屬與酸反應，所以硫酸銅溶液中可能含有硫酸或鹽酸；
（2）由于SO₂溶于水中能與水反應生成亞硫酸，也會導致試管內氣壓減小，使液面上升，因此要做一個對比試驗即可，所用溶液中的溶質不能與二氧化硫反應．
故答案為：（1）將帶火星的木條放入瓶中，木條不復燃；
（2）SO₂+2NaOH═Na₂SO₃+H₂O；
（3）混合氣體在B中易被點燃，發生爆炸；尖銳的爆鳴聲；結論：H₂；
【思維拓展】（1）H₂SO₄或HCl；
（2）SO₂溶于水中也會導致試管內氣壓減小，液面上升；Na₂SO₄溶液； 對比．

點評：在判斷兩種物質反應后生成物是什么氣體時，要根據質量守恒定律來做出推斷，再進行逐一排除．