Question

6．請(qǐng)你參與下列探究：
【問(wèn)題情景】某實(shí)驗(yàn)小組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(shí)還有較多的氣泡放出．這一現(xiàn)象激發(fā)起了同學(xué)們的探究欲望，生成的是什么氣體？
【提出猜想】從物質(zhì)組成元素的角度分析，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)，生成Na₂SO₃．
【方案設(shè)計(jì)】依據(jù)上述猜想，實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)分別設(shè)計(jì)了如下方案：
（1）甲同學(xué)認(rèn)為是O₂，則檢驗(yàn)方法是收集氣體，用帶火星的小木條伸入集氣瓶?jī)?nèi)，看是否復(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(chēng)量通氣前后洗氣瓶的質(zhì)量．
（3）實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)合作設(shè)計(jì)了如圖1所示組合實(shí)驗(yàn)方案，排除和驗(yàn)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在B處加熱時(shí)可能會(huì)發(fā)生爆炸．
丙同學(xué)認(rèn)為：為確保安全，實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先收集一試管氣體，檢驗(yàn)純度，確定安全后方可采用上面的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
【實(shí)驗(yàn)探究】經(jīng)丙同學(xué)確認(rèn)安全后，小組同學(xué)首先對(duì)裝置A進(jìn)行稱(chēng)量，再將收集到的氣體從a通入，過(guò)一會(huì)兒點(diǎn)燃B處酒精燈；一段時(shí)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(chēng)量裝置A，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量無(wú)增減．
結(jié)論：鐵粉與硫酸銅溶液反應(yīng)時(shí)，產(chǎn)生的氣體是H₂．
【思維拓展】
（1）由上述實(shí)驗(yàn)可以推出，硫酸銅溶液中可能含有酸性物質(zhì)．
（2）不通過(guò)稱(chēng)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(jì)了如圖2所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，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SO₂溶于水，試管內(nèi)液面也會(huì)上升．要得到科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕Y(jié)論，仍利用該裝置，補(bǔ)做的實(shí)驗(yàn)是把燒杯中的氫氧化鈉溶液改為適量水做對(duì)比試驗(yàn)．

Answer 1

分析 本題能使同學(xué)們體會(huì)到實(shí)驗(yàn)探究的一般過(guò)程，通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析可知：根據(jù)質(zhì)量守恒定律，反應(yīng)前后元素的種類(lèi)不變，因此猜想的氣體中不可能有氮?dú)�，因�(yàn)榉磻?yīng)前沒(méi)有氮元素；氧氣的檢驗(yàn)方法是：用帶火星的木條檢驗(yàn)，觀察木條是否復(fù)燃；二氧化硫與NaOH反應(yīng)生成Na₂SO₃和水，配平即可；如果放出的是O₂和H₂，實(shí)驗(yàn)方案中的安全隱患是：在點(diǎn)燃酒精燈后，會(huì)引起爆炸；由實(shí)驗(yàn)探究可知：一段時(shí)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，說(shuō)明有氫氣，因?yàn)闅錃饩哂羞�原性；停止通氣，再次稱(chēng)量裝置A，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量無(wú)增減，說(shuō)明沒(méi)有二氧化硫．由上述實(shí)驗(yàn)可以推出，廢液中除硫酸銅外還有的溶質(zhì)是硫酸，因?yàn)榱蛩岷丸F粉反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣；圖2所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，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；此方案不嚴(yán)謹(jǐn)，理由是二氧化硫溶于水并且能與水反應(yīng)；可以做一個(gè)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，就能證明二氧化硫確實(shí)與氫氧化鈉溶液，對(duì)照實(shí)驗(yàn)是：把盛有二氧化硫的同樣大小的試管，倒扣在盛水的燒杯中．

解答 解：【方案設(shè)計(jì)】（1）氧氣的檢驗(yàn)方法是：用帶火星的木條檢驗(yàn)，觀察木條是否復(fù)燃；故填：收集氣體，用帶火星的小木條伸入集氣瓶?jī)?nèi)，看是否復(fù)燃；
（3）如果放出的是O₂和H₂，實(shí)驗(yàn)方案中的安全隱患是：在點(diǎn)燃酒精燈后，會(huì)引起爆炸，故填：在B處加熱時(shí)可能會(huì)發(fā)生爆炸；
【實(shí)驗(yàn)探究】由實(shí)驗(yàn)探究可知：一段時(shí)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，說(shuō)明有氫氣，因?yàn)闅錃饩哂羞�原性；停止通氣，再次稱(chēng)量裝置A，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量無(wú)增減，說(shuō)明沒(méi)有二氧化硫；故答案為：H₂
【思維拓展】（1）因?yàn)橛袣錃馍�成，鐵應(yīng)該與酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，所以要有游離的氫離子存在，則知硫酸銅溶液中含有酸性物質(zhì)；故填：酸性；
（2）圖2所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，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；此方案不嚴(yán)謹(jǐn)，理由是二氧化硫溶于水并且能與水反應(yīng)；可以做一個(gè)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，就能證明二氧化硫確實(shí)與氫氧化鈉溶液，對(duì)照實(shí)驗(yàn)是：把盛有二氧化硫的同樣大小的試管，倒扣在盛水的燒杯中；故答案為：SO₂溶于水，試管內(nèi)液面也會(huì)上升，把燒杯中的氫氧化鈉溶液改為適量水做對(duì)比試驗(yàn)．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查化學(xué)實(shí)驗(yàn)的方案設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)，了解猜想和事實(shí)驗(yàn)證的方法及防范爆炸的措施，掌握氧氣的檢驗(yàn)方法．