Question

曉菲在復(fù)習(xí)金屬的化學(xué)性質(zhì)時(shí)發(fā)現(xiàn)：“位于氫前面的金屬能置換出鹽酸、稀硫酸中的氫”．為什么必須是稀硫酸呢？于是她把鋅粒投入濃硫酸中，發(fā)現(xiàn)有較多的氣泡放出，并聞到一股刺激性氣味．
[提出猜想]生成的氣體是什么？
猜想Ⅰ：可能是SO₂；
猜想Ⅱ：可能是H₂；
猜想Ⅲ：可能是SO₂、H₂的混合氣體．
[查閱資料]
1、二氧化硫是一種無色、有刺激性氣味的有毒氣體．易溶于水且和水發(fā)生反應(yīng)生成酸．在常溫、常壓下，1體積水大約能溶解40體積的二氧化硫．
2、SO₂可以使品紅溶液褪色．
[分析]猜想Ⅱ錯(cuò)誤的原因是

氫氣是無色無味的氣體

．
[實(shí)驗(yàn)探究]依據(jù)上述猜想，她設(shè)計(jì)了如下方案：
實(shí)驗(yàn)一、收集一試管鋅與濃硫酸反應(yīng)生成的氣體，倒立在滴有紫色石蕊試液的水槽中（如圖1）．根據(jù)觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，生成的氣體中確有SO₂的存在．她觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是

試管中的水面上升，試管中的液體變成紅色

．
實(shí)驗(yàn)二、曉菲又設(shè)計(jì)了如圖2所示的實(shí)驗(yàn)裝置（鋅粒與濃硫酸反應(yīng)生成的氣體為X，且該裝置略去）．將收集到的氣體通入，過一會(huì)兒點(diǎn)燃D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，試管口有水霧出現(xiàn)．
結(jié)合實(shí)驗(yàn)一、二可知猜想3成立．
[問題討論]
（1）裝置B與C的作用分別是什么？
（2）D處發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式：

H₂+CuO

△   .

Cu+H₂O

．  （考綱一般不要求）
（3）再次查閱資料：濃硫酸具有強(qiáng)氧化性，與金屬反應(yīng)時(shí)不產(chǎn)生氫氣．化學(xué)反應(yīng)方程式
為：Zn+2H₂SO₄（濃）═ZnSO₄+SO₂↑+2H₂O，曉菲實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生氫氣的原因是什么？
（4）圖3中收集SO₂的裝置中最合理的是

C

（5）用100克未知質(zhì)量分?jǐn)?shù)的氫氧化鈉溶液來吸收二氧化硫氣體，待完全反應(yīng)后，測得所得溶液的質(zhì)量為112.8克，求氫氧化鈉溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少？

Answer 1

分析：[分析]根據(jù)氫氣是無色無味的氣體分析
[實(shí)驗(yàn)探究]根據(jù)二氧化硫易溶于水且呈酸性，以及氫氣還原氧化銅的現(xiàn)象分析
[問題討論]（1）根據(jù)每個(gè)裝置中的藥品及性質(zhì)分析其作用
（2）根據(jù)方程式書寫原則書寫
（3）根據(jù)金屬與硫酸反應(yīng)的特點(diǎn)分析
（4）根據(jù)二氧化硫的溶解性以及空氣污染物分析
（5）根據(jù)化學(xué)方程式已知二氧化硫的質(zhì)量求出氫氧化鈉溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

解答：解：[分析]因?yàn)闅錃馐菬o色無味的氣體，而題目中產(chǎn)生的氣體是刺激性氣味氣體，故猜想Ⅱ錯(cuò)誤；
[實(shí)驗(yàn)探究]二氧化硫易溶于水，且溶于水呈酸性，能使紫色石蕊試液變紅，因此如果試管中的水面上升，試管中的液體變成紅色才能確定一定有二氧化硫．因?yàn)闅怏w通過裝置D后，CuO的銅網(wǎng)由黑色變?yōu)楣饬恋募t色，試管口有水霧出現(xiàn)，說明氣體中含有氫氣．
[問題討論]
（1）二氧化硫能與氫氧化鈉反應(yīng)，因此裝置B中氫氧化鈉溶液用來吸收SO₂；裝置C用來干燥氣體（或吸收氣體中的水蒸氣）
（2）D處是氫氣還原氧化銅，化學(xué)方程式為H₂+CuO

△   .

Cu+H₂O
（3）金屬與濃硫酸反應(yīng)不產(chǎn)生氫氣，但隨著Zn與濃H₂SO₄反應(yīng)的進(jìn)行，濃H₂SO₄濃度逐漸變稀，Zn與稀H₂SO₄反應(yīng)可產(chǎn)生H₂
（4）因?yàn)槎�氧化硫易溶于水，不能用排水法收集；二氧化硫�?huì)污染空氣，不能排放到空氣中，因此最合適的收集方法是C
（5）解：設(shè)氫氧化鈉溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x
2NaOH+SO₂═Na₂SO₃+H₂O
80         64
100g×x   112.8g-100g

80

100g×x

=

64

12.8g

x=16%
答：氫氧化鈉溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)是16%
故答案為：[分析]氫氣是無色無味的氣體．
[實(shí)驗(yàn)探究]：試管中的水面上升，試管中的液體變成紅色
[問題討論]
（1）裝置B中氫氧化鈉溶液用來吸收SO₂；裝置C用來干燥氣體（或吸收氣體中的水蒸氣）
（2）H₂+CuO

△   .

Cu+H₂O
（3）隨著Zn與濃H₂SO₄反應(yīng)的進(jìn)行，濃H₂SO₄濃度逐漸變稀，Zn與稀H₂SO₄反應(yīng)可產(chǎn)生H₂
（4）C
（5）16%

點(diǎn)評(píng)：本題綜合考查了金屬的化學(xué)性質(zhì)、使用氫氣的注意事項(xiàng)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?dú)�、氫氣、空氣等，選擇鑒別方法時(shí)，要根據(jù)氣體性質(zhì)的差異．