Question

9．請你參與下列探究：
【問題情景】某化學(xué)實驗小組同學(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)的同時有較多的氣泡放出．這一現(xiàn)象激發(fā)起同學(xué)們的探究欲望，生成的是什么氣體？
【提出猜想】放出的氣體可能是SO₂、O₂、H₂．
【查閱資料】SO₂易溶于水，它能與NaOH反應(yīng)．
【方案設(shè)計】依據(jù)上述猜想，實驗小組同學(xué)分別設(shè)計了如下方案：
（1）甲同學(xué)認(rèn)為是O₂，則檢驗方法是用帶火星的木條試驗，看木條是否復(fù)燃．
（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反應(yīng)的化學(xué)方程式SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O．
（3）實驗小組同學(xué)合作設(shè)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(rèn)為方案中的安全隱患是實驗時剩余氣體B通過加熱的試管易發(fā)生爆炸事故．丙同學(xué)認(rèn)為：為確保安全，實驗前應(yīng)先收集一試管氣體，用拇指堵住，試管口朝下，靠近火焰，移開拇指點火，若發(fā)出輕微爆鳴聲，方可采用上面的裝置進(jìn)行實驗．
【實驗探究】經(jīng)丙同學(xué)確認(rèn)安全后，小組同學(xué)首先對如圖1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．
結(jié)論：鐵粉與硫酸銅溶液反應(yīng)時，產(chǎn)生的氣體是氫氣．
【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物質(zhì)．
（2）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)計了圖2所示的裝置進(jìn)行實驗，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)，理由是可能是二氧化硫氣體溶解在水中導(dǎo)致試管內(nèi)壓強減�。�要得到科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕Y(jié)論，仍利用該裝置，補做的實驗是用等體積的水代替氫氧化鈉溶液做相同的實驗作對比．

Answer 1

分析 【方案設(shè)計】（1）根據(jù)氧氣具有助燃性，能使帶火星的木條復(fù)燃進(jìn)行解答；
（2）根據(jù)二氧化硫是酸性氣體，可以與堿氫氧化鈉反應(yīng)生成亞硫酸鈉和水進(jìn)行解答；
（3）根據(jù)氫氣具有可燃性，如若不純，點燃或加熱時易產(chǎn)生爆炸事故進(jìn)行解答；
【實驗探究】根據(jù)鐵能與與酸反應(yīng)生成氫氣，氫氣具有還原性進(jìn)行解答；
【思維拓展】（1）根據(jù)鐵能與酸性物質(zhì)反應(yīng)生成氫氣進(jìn)行解答；
（2）根據(jù)二氧化硫不但與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，還和水反應(yīng)，利用對比實驗進(jìn)行檢驗進(jìn)行解答．

解答 解：【方案設(shè)計】（1）氧氣具有助燃性，更是帶火星的木條復(fù)燃，所以本題答案為：用帶火星的木條試驗，看木條是否復(fù)燃；
（2）二氧化硫是酸性氣體，可以與堿氫氧化鈉反應(yīng)生成亞硫酸鈉和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O；故本題答案為：SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O；
（3）氫氣具有可燃性，如若不純，點燃或加熱時易產(chǎn)生爆炸事故，所以使用前要注意驗純，一般采用小試管收集點燃的方法，不純時能發(fā)出尖銳的爆鳴聲，當(dāng)發(fā)出輕微爆鳴聲時證明氫氣已經(jīng)純凈，方可采用上面的裝置進(jìn)行實驗；故本題答案為：實驗時剩余氣體B通過加熱的試管易發(fā)生爆炸事故；輕微爆鳴聲；
（4）未發(fā)出爆鳴聲，說明不含有氧氣，稱量NaOH溶液，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量無增減，說明不含二氧化硫，表面含CuO的銅網(wǎng)由黑色變?yōu)楣饬恋募t色，說明氧化銅被還原為銅，故產(chǎn)生的氣體為氫氣，所以本題答案為：H₂；
【實驗探究】鐵能與與酸反應(yīng)生成氫氣，氫氣具有還原性，所以根據(jù)現(xiàn)象推斷，產(chǎn)生的氣體為氫氣；故填：氫氣；
【思維拓展】（1）根據(jù)現(xiàn)象推斷，產(chǎn)生的氣體為氫氣，而鐵是與酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，所以推斷此硫酸銅溶液中含有酸性物質(zhì)，故本題答案為：酸性；
（2）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即可．故填：可能是二氧化硫氣體溶解在水中導(dǎo)致試管內(nèi)壓強減��；用等體積的水代替氫氧化鈉溶液做相同的實驗作對比．

點評 本題綜合考查了金屬的化學(xué)性質(zhì)、氧氣的檢驗、使用氫氣的注意事項以及堿的部分性質(zhì)，常見氣體的鑒別主要有氧氣、二氧化碳、氮氣、氫氣、空氣等，選擇鑒別方法時，要根據(jù)氣體性質(zhì)的差異．