Question

（9分）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】從元素守恒的角度，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】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)認為是O₂，則檢驗方法是____________________________________。

（2）乙同學(xué)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(zhì)量。寫出SO₂與NaOH反應(yīng)的化學(xué)方程式____________________。

（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，你認為方案中的安全隱患是        。

老師說：化學(xué)反應(yīng)中，一種元素的化合價升高，肯定有元素的化合價降低，這是科學(xué)規(guī)律。丙同學(xué)根據(jù)老師這句話，說：“肯定不是        ” 。

【實驗探究】小組同學(xué)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(fā)現(xiàn)表面含CuO的銅網(wǎng)由黑色變?yōu)楣饬恋募t色，B裝置的尾部有水珠生成；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_________________。

寫出B裝置中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的方程式_______________。

【思維拓展】

（1）由上述實驗可以推出，硫酸銅溶液中可能含有____________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？丁同學(xué)設(shè)計了右圖所示的裝置進行實驗，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)認為這一方案不嚴謹，理由是______________。要得到科學(xué)嚴謹?shù)慕Y(jié)論，仍利用該裝置，補做的實驗是______________。

 

Answer 1

【答案】

【方案設(shè)計】

（1）用帶火星的木條試驗，木條復(fù)燃則是氧氣  

（2）SO₂ + 2 NaOH = Na₂SO₃ + H₂O

（3）實驗時在B處易發(fā)生爆炸事故     氧氣

【實驗探究】H₂    H₂+CuOCu+H₂O

【思維拓展】

（1）酸性  

（2）SO₂易溶于水，也能使液面上升    將NaOH溶液換成水做對比實驗

【解析】

試題分析：【方案設(shè)計】（1）氧氣的檢驗方法是：用帶火星的木條放入氣體中，如果木條能夠復(fù)燃說明是氧氣；

（2）SO₂與NaOH反應(yīng)生成亞硫酸鈉和水，故反應(yīng)的化學(xué)方程式為SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O；

（3）如果可燃性氣體不純，在點燃或加熱時可能會爆炸，而如果放出的是O₂和H₂的混合氣體，則在實驗時在B處加熱時，易發(fā)生爆炸事故；

根據(jù)“化學(xué)反應(yīng)中，一種元素的化合價升高，肯定有元素的化合價降低”分析：若生成的氣體是氧氣，由于O元素的化合價由-2升高到0，則必定有H或S元素化合價降低，即同時會產(chǎn)生氫氣或二氧化硫氣體，因此，所得氣體就不是氧氣；

【實驗探究】由于表面含CuO的銅網(wǎng)由黑色變?yōu)楣饬恋募t色，說明有還原性氣體參與反應(yīng)，即氫氣，氫氣還原氧化銅生成銅和水，故反應(yīng)的化學(xué)方程式為H₂+CuOCu+H₂O；

【思維拓展】（1）因為有氫氣生成，而題干提供的信息是“鐵粉投入硫酸銅溶液中”，故應(yīng)該是鐵與酸反應(yīng)產(chǎn)生了氫氣，即硫酸銅溶液中含有酸性物質(zhì)；

（2）由于SO₂不僅易溶于水，而且能與水反應(yīng)，故也會造成試管內(nèi)壓強減小，也能使液面上升，所以不能得出SO₂與NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)的結(jié)論；為了更嚴謹，應(yīng)將氫氧化鈉溶液換成水，進行對比實驗，觀察二氧化硫與水反應(yīng)時液面上升的情況，再下結(jié)論。

考點：實驗探究物質(zhì)的組成成分以及含量，氧氣的檢驗和驗滿，碳、一氧化碳、氫氣還原氧化銅實驗，堿的化學(xué)性質(zhì)

點評：在解此類題時，首先要會分析題中所涉及的反應(yīng)原理，然后結(jié)合反應(yīng)原理和計算所要用到的數(shù)據(jù)進行分析解答。對于驗證型實驗探究，要熟記物質(zhì)的性質(zhì)或變化規(guī)律，根據(jù)給出的實驗設(shè)計方案，進行實驗、分析和探究，并通過觀察、記錄和分析的實驗現(xiàn)象，來驗證該物質(zhì)的性質(zhì)或變化規(guī)律等。