Question

7．某化學(xué)興趣小組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)有氣泡放出．生成的是什么氣體呢？同學(xué)們決定進(jìn)行探究．
提示：該反應(yīng)生成的氣體只有一種，硫酸銅溶液中可能混有硫酸．
【提出猜想】①生成的氣體可能是SO₂或O₂或H₂．
【查閱資料】①SO₂與二氧化碳化學(xué)性質(zhì)相似，如：它也能使澄清的石灰水變渾濁．
②濃硫酸具有強(qiáng)烈的吸水性，可做氣體的干燥劑．
③H₂與CO均可以還原金屬氧化物．
【方案設(shè)計(jì)】甲同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案，驗(yàn)證猜想的氣體．甲同學(xué)認(rèn)為：若觀察到A中石灰水變渾濁，則氣體為SO₂．若觀察到C中紅色的銅網(wǎng)變黑，則氣體為O₂．
【實(shí)驗(yàn)探究】
①實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，應(yīng)先將收集到的氣體從a處通入一段時(shí)間后，再點(diǎn)燃c處酒精燈．這樣操作的目的是排盡裝置內(nèi)的空氣，防止氣體不純發(fā)生爆炸．
②實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)A裝置中溶液不變渾濁，C裝置中表面含CuO的銅網(wǎng)由黑色變?yōu)楣饬恋募t色，試管壁上有水滴生成；
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】生成的氣體是氫氣．
【實(shí)驗(yàn)反思】乙同學(xué)認(rèn)為甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案操作復(fù)雜，他只需一盒火柴即可確定該氣體成分．你認(rèn)為乙同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法是收集一瓶氣體，將燃著的火柴伸入瓶中，若火柴熄滅，則為SO₂；若火柴燃燒更旺，則為O₂；若氣體被點(diǎn)燃，則為H₂．
【拓展延伸】將氯化鈣和碳酸鈣的混合物14.4g放入140g稀鹽酸中，恰好完全反應(yīng)，所得不飽和溶液的質(zhì)量為150g，計(jì)算：反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)？（寫出具體的計(jì)算過(guò)程）

Answer 1

分析 【方案設(shè)計(jì)】根據(jù)二氧化硫和氫氧化鈣溶液反應(yīng)微溶于水的亞硫酸鈣和水以及氧氣和銅反應(yīng)生成黑色的氧化銅進(jìn)行解答；
【實(shí)驗(yàn)探究】①根據(jù)該實(shí)驗(yàn)中氫氣屬于可燃性氣體，不純加熱可能會(huì)發(fā)生爆炸進(jìn)行解答；
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】①根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知該氣體是氫氣進(jìn)行解答；
②根據(jù)鐵和硫酸銅溶液反應(yīng)生成銅和硫酸亞鐵進(jìn)行解答；
【實(shí)驗(yàn)反思】根據(jù)二氧化硫不燃燒也不支持燃燒，能使燃著的木條熄滅；氧氣具有助燃性，能使燃著的木條燃燒更旺；氫氣具有可燃性，能燃燒進(jìn)行解答；
【拓展延伸】根據(jù)質(zhì)量守恒定律計(jì)算生成二氧化碳的質(zhì)量；根據(jù)化學(xué)方程式利用生成的二氧化碳的質(zhì)量計(jì)算出混合物中碳酸鈣的質(zhì)量和生成的氯化鈣的質(zhì)量，溶質(zhì)有兩部分，一是生成的氯化鈣，一是原混合物中的氯化鈣，原混合物中的氯化鈣可以用混合物的質(zhì)量減去碳酸鈣的質(zhì)量獲得，最后利用質(zhì)量分?jǐn)?shù)公式計(jì)算即可．．

解答 解：【方案設(shè)計(jì)】二氧化硫和氫氧化鈣溶液反應(yīng)微溶于水的亞硫酸鈣和水，所以如果A中石灰水變渾濁，則氣體為SO₂；氧氣和銅反應(yīng)生成黑色的氧化銅，所以如果C中紅色的銅網(wǎng)變黑，則氣體為O₂；
【實(shí)驗(yàn)探究】①該實(shí)驗(yàn)中氫氣屬于可燃性氣體，不純加熱可能會(huì)發(fā)生爆炸，所以實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，應(yīng)先將收集到的氣體從a處通入一段時(shí)間后，再點(diǎn)燃C處酒精燈；
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)A裝置中溶液不變渾濁，說(shuō)明不是二氧化硫，C裝置中表面含CuO的銅網(wǎng)由黑色變?yōu)楣饬恋募t色，試管壁上有水滴生成，所以鐵粉與該硫酸銅溶液反應(yīng)時(shí)，產(chǎn)生的氣體是氫氣；
【實(shí)驗(yàn)反思】二氧化硫不燃燒也不支持燃燒，能使燃著的木條熄滅；氧氣具有助燃性，能使燃著的木條燃燒更旺；氫氣具有可燃性，能燃燒，所以乙同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案是收集一瓶氣體，將燃著的火柴伸入瓶中，若火柴熄滅，則為SO₂；若火柴燃燒更旺，則為O₂；若氣體被點(diǎn)燃，則為H₂；
【拓展延伸】
故答案為：
【方案設(shè)計(jì)】A中石灰水變渾濁；C中紅色的銅網(wǎng)變黑；
【實(shí)驗(yàn)探究】排盡裝置內(nèi)的空氣，防止氣體不純發(fā)生爆炸；
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】氫氣；
【實(shí)驗(yàn)反思】收集一瓶氣體，將燃著的火柴伸入瓶中，若火柴熄滅，則為SO₂；若火柴燃燒更旺，則為O₂；若氣體被點(diǎn)燃，則為H₂；
【拓展延伸】根據(jù)質(zhì)量守恒定律，生成二氧化碳的質(zhì)量=14.4g+140g-150g=4.4g；
（2）設(shè)原混合物中含有碳酸鈣的質(zhì)量為x，生成氯化鈣的質(zhì)量為y，則
CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100        111       44
x          y        4.4g

$\frac{100}{x}$=$\frac{44}{4.4g}$，解得x=10g；

$\frac{111}{y}$=$\frac{44}{4.4g}$，解得y=11.1g；
反應(yīng)后所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是$\frac{11.1g+（14.4g-10g）}{150g}$×100%=10.3%．
答：反應(yīng)后所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是10.3%．

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)，在解此類題時(shí)，首先分析題中考查的問題，然后結(jié)合所給的知識(shí)和學(xué)過(guò)的知識(shí)進(jìn)行分析解答．