Question

【題目】某化學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shí)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】從物質(zhì)組成元素的角度，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(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_____________________。

（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____________________。

（3）實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)合作設(shè)計(jì)了如下組合實(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______________。

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，用拇指________________，若不發(fā)出_____________，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(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(shí)，產(chǎn)生的氣體是____________。

【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__________物質(zhì)。

（2）不通過稱量，如何判斷？有一同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置進(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____________________。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____________________。

（3）假如6.4克SO2與119.6克NaOH溶液恰好完全反應(yīng)，求反應(yīng)后所得溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)。_______________

Answer 1

【答案】 用帶火星的木條試驗(yàn)，看木條是否復(fù)燃 SO2＋2NaOH =Na2CO3＋H2O 容易引起裝置爆炸 堵住試管口，靠近火焰點(diǎn)火 尖銳的爆鳴聲 H2_ 酸性 SO2易溶于水，也能使液面上升 將NaOH溶液換成水做對比試驗(yàn) 設(shè)反應(yīng)生成的Na2CO3的質(zhì)量為

SO2＋2NaOH = Na2CO3＋H2O

64 126

6.4g

答：反應(yīng)后所得溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%。

【解析】【方案設(shè)計(jì)】（1）用帶火星的小木條檢驗(yàn)氧氣。把帶火星的小木條伸入集氣瓶中，若帶火星的小木條復(fù)燃，則證明是氧氣；（2）根據(jù)資料可知二氧化硫與氫氧化鈉反應(yīng)生成Na2SO3和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式表示為：SO2＋2NaOH==Na2SO3＋H2O；（3）氫氣具有可燃性，若不純可能會發(fā)生爆炸；故點(diǎn)燃前要驗(yàn)純，方法是：收集一試管氣體，用拇指堵住試管口，靠近火焰點(diǎn)火，若不發(fā)出尖銳的爆鳴聲，則證明氣體較純，則可采用上面的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；【實(shí)驗(yàn)探究】由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象“發(fā)現(xiàn)表面含CuO的銅網(wǎng)由黑色變?yōu)楣饬恋募t色”，說明該氣體具有還原性，故鐵粉與硫酸銅溶液反應(yīng)時(shí)，產(chǎn)生的氣體是氫氣；【思維拓展】（1）金屬只有與酸反應(yīng)才會生成氫氣，故可以推出，硫酸銅溶液中可能含有酸性物質(zhì)；（2）由提供的資料可知二氧化硫易溶于水，即若二氧化硫不能與氫氧化鈉反應(yīng)也能使液面上升；故要證明二氧化硫與氫氧化鈉發(fā)生了反應(yīng)可做對比實(shí)驗(yàn)，即將NaOH溶液換成水，觀察液面上升的位置，若液面上升較少則證明二氧化硫與氫氧化鈉發(fā)生了反應(yīng)；（3）利用化學(xué)方程式：SO2＋2NaOH==Na2SO3＋H2O，根據(jù)二氧化硫與亞硫酸鈉反應(yīng)的質(zhì)量比即可計(jì)算出生成的亞硫酸鈉的質(zhì)量。

設(shè)生成的亞硫酸鈉的質(zhì)量為x；

SO2 ＋ 2NaOH == Na2SO3 ＋ H2O

64 126

6.4g x

x=12.6g

反應(yīng)后溶液的質(zhì)量=6.4g+119.6g=126g

反應(yīng)后所得溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)= 10%

答：反應(yīng)后所得溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%。