Question

請(qǐng)你參與下列探究．
問(wèn)題情景：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，生成的是什么氣體呢？
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溶液反應(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(xiě)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的混合物，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(duì)裝置A進(jìn)行稱量，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，再次稱量裝置A，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量不變．
結(jié)論：
（1）鐵粉與硫酸銅溶液反應(yīng)時(shí)，產(chǎn)生的氣體是

 

．
（2）寫(xiě)出H₂還原CuO的化學(xué)方程式：

 

．
思維拓展：
（1）由上述實(shí)驗(yàn)可以推出，硫酸銅溶液顯

 

（選填“酸”或“堿”）性．
（2）不通過(guò)稱量，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)了右圖所示的裝置進(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

 

．
（3）假設(shè)右圖試管中SO₂反應(yīng)完全，且NaOH有剩余，此時(shí)溶液中存在的粒子有哪些？

 

．

Answer 1

分析：[方案設(shè)計(jì)]（1）驗(yàn)證是否為氧氣，檢驗(yàn)氧氣的方法；（2）稱量通氣前后洗氣瓶的質(zhì)量，驗(yàn)證是否有二氧化硫生成；根據(jù)反應(yīng)物和生產(chǎn)物，正確書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式；（3）可燃性氣體不純會(huì)爆炸．
[實(shí)驗(yàn)探究]（1）因?yàn)椤鞍l(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)量不變”，所以產(chǎn)生的氣體為氫氣．（2）書(shū)寫(xiě)氫氣還原氧化銅的化學(xué)方程式．
[思維拓展]（1）因?yàn)橛袣錃馍�成，所以要有游離的氫離子存在；（2）二氧化硫不但與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，還和水反應(yīng)．（3）根據(jù)溶液中的離子回答．

解答：解：[方案設(shè)計(jì)]（1）注意氣體的檢驗(yàn)方法；（2）猜想為二氧化硫，通過(guò)稱量通氣前后洗氣瓶的質(zhì)量；
（3）可燃性氣體不純會(huì)爆炸，實(shí)驗(yàn)時(shí)在B處易發(fā)生爆炸事故．
[實(shí)驗(yàn)探究]（1）通過(guò)分析可知，可推知產(chǎn)生的氣體為氫氣；（2）書(shū)寫(xiě)氫氣還原氧化銅的化學(xué)方程式CuO+H₂=Cu+H₂O
[思維拓展]（1）因?yàn)橛袣錃馍�成，所以要有游離的氫離子存在，則知硫酸銅溶液顯酸性；
（2）為了更嚴(yán)謹(jǐn)，應(yīng)將氫氧化鈉溶液換成水．
（3）剩余溶液是氫氧化鈉和亞硫酸鈉的混合物，其中的離子就是鈉離子、氫氧根離子、亞硫酸根離子，水分子等
故答案為：
方案設(shè)計(jì)：
（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）實(shí)驗(yàn)時(shí)在B處易發(fā)生爆炸事故，堵住試管囗，靠近火焰點(diǎn)火，尖銳的爆鳴聲
實(shí)驗(yàn)探究：
（1）H₂
（2）H₂+CuO

△   .

Cu+H₂O
思維拓展：
（1）酸
（2）SO₂易溶于水，也能使液面上升
（3）Na⁺、OH^-、SO₃^2-、H₂O（此空少一種粒子扣0.5分；少二種全扣）

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．