Question

5．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？請(qǐng)你參與下列探究：
【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)方法是用帶火星的木條試驗(yàn)，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(chēng)量通氣前后洗氣瓶的質(zhì)量．寫(xiě)出SO₂與NaOH反應(yīng)的化學(xué)方程式SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O．
（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B裝置加熱可能發(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，用拇指堵住試管口，管口向下移近火焰，若不發(fā)出尖銳的爆鳴聲，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，B裝置的尾部有水珠生成；停止通氣，再次稱(chēng)量裝置A，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量無(wú)增減．
【探究結(jié)論】
（4）鐵粉與硫酸銅溶液反應(yīng)時(shí)，產(chǎn)生的氣體是H₂．
【拓展延伸】
（5）由上述實(shí)驗(yàn)可以推出，硫酸銅溶液中可能含有的物質(zhì)是酸．
（6）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C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易溶于水．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)是用SO₂和水做一個(gè)對(duì)比試驗(yàn)．

Answer 1

分析 【方案設(shè)計(jì)】（1）根據(jù)氧氣的助燃性來(lái)檢驗(yàn)；（2）根據(jù)方程式的書(shū)寫(xiě)方法來(lái)考慮；（3）根據(jù)氧氣和氫氣的性質(zhì)和氫氣的驗(yàn)純方法考慮．
【探究結(jié)論】通過(guò)前面的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行排除即可；
【拓展延伸】
（1）要想產(chǎn)生氫氣要考慮金屬與酸反應(yīng)；（2）根據(jù)二氧化硫的性質(zhì)考慮；只要是不與二氧化硫反應(yīng)的溶液就行，主要是對(duì)比實(shí)驗(yàn)．

解答 解：
【方案設(shè)計(jì)】（1）由于氧氣具有助燃性能使帶火星的木條復(fù)燃，所以用帶火星的木條檢驗(yàn)，看是否復(fù)燃；
（2）SO₂與NaOH反應(yīng)的反應(yīng)物是SO₂和NaOH，生成物是亞硫酸鈉和水，再通過(guò)觀(guān)察法進(jìn)行配平即可；
（3）由于氫氣具有可燃性，氧氣具有助燃性，所以加熱它們的混合物容易發(fā)生爆炸；在對(duì)氫氣驗(yàn)純時(shí)如果聽(tīng)到尖銳的爆鳴聲，說(shuō)明不純，聽(tīng)到噗的一聲，說(shuō)明已經(jīng)純了；
【探究結(jié)論】
由于不能使帶火星的木條復(fù)燃，所以不是氧氣，通過(guò)氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉溶液的質(zhì)量沒(méi)有改變說(shuō)明不是二氧化硫，所以只能是氫氣了；
【拓展延伸】
（1）要想產(chǎn)生氫氣必須是金屬與酸反應(yīng)，所以硫酸銅溶液中可能含有硫酸或鹽酸；
（2）由于SO₂溶于水中能與水反應(yīng)生成亞硫酸，也會(huì)導(dǎo)致試管內(nèi)氣壓減小，使液面上升，因此要做一個(gè)對(duì)比試驗(yàn)即可，所用溶液中的溶質(zhì)不能與二氧化硫反應(yīng)．
答案：
（1）用帶火星的木條試驗(yàn)，看木條是否復(fù)燃；
（2）SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O； 
（3）B裝置加熱可能發(fā)生爆炸； 尖銳的爆鳴聲；
（4）H₂；  
（5）酸；
（6）SO₂易溶于水；  用SO₂和水做一個(gè)對(duì)比試驗(yàn)．

點(diǎn)評(píng) 在判斷兩種物質(zhì)反應(yīng)后生成物是什么氣體時(shí)，要根據(jù)質(zhì)量守恒定律來(lái)做出推斷，再進(jìn)行逐一排除．