Question

13．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或CO₂．
【查閱資料】SO₂易溶于水，它能與NaOH反應(yīng)，該反應(yīng)與CO₂和NaOH的反應(yīng)相同．
【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)為猜想中的一種氣體是不可能的，這種氣體是二氧化碳．
（2）乙同學(xué)認(rèn)為可能是SO₂．他所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)是：將放出的氣體通入盛有NaOH溶液的洗氣瓶，通過(guò)稱(chēng)量通氣前后洗氣瓶質(zhì)量的變化即可判斷是否有SO₂．寫(xiě)出SO₂與NaOH反應(yīng)的化學(xué)方程式2NaOH+SO₂═Na₂SO₃+H₂O．
（3）實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)合作設(shè)計(jì)了如圖1組合實(shí)驗(yàn)方案，排除和驗(yàn)證猜想的氣體：

如果放出的氣體是O₂和H₂，你認(rèn)為方案中可能存在的安全隱患是發(fā)生爆炸．
【實(shí)驗(yàn)探究】①實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，小組同學(xué)首先對(duì)裝置A進(jìn)行稱(chēng)量；
②將收集到的氣體從a通入一段時(shí)間后，再點(diǎn)燃C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(chēng)量裝置A，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量無(wú)增減．C處試管中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式CuO+H₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Cu+H₂O．
（4）結(jié)論：①鐵粉放入硫酸銅溶液時(shí)，產(chǎn)生的氣體是氫氣．②由上述實(shí)驗(yàn)可以推出，硫酸銅溶液中可能含有酸性物質(zhì)．
【實(shí)驗(yàn)反思】（5）如果撤去B裝置，直接連接A和C，對(duì)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)論是否有影響無(wú)影響．
【思維拓展】（6）①根據(jù)以上結(jié)論取一定量的該硫酸銅溶液于試管中加入過(guò)量的氫氧化鈉溶液，產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量和氫氧化鈉溶液質(zhì)量關(guān)系圖正確的是下列圖3圖示中的B．

②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)了圖2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)，理由是二氧化硫易溶于水，壓強(qiáng)減小，試管中液面也會(huì)上升．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)是將燒杯中NaOH溶液換成水做對(duì)比實(shí)驗(yàn)．

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)前后元素種類(lèi)不變；
（2）氫氧化鈉和二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸鈉和水；
（3）氫氣和氧氣混合達(dá)到一定程度時(shí)，遇明火會(huì)發(fā)生爆炸；
加熱條件下，氧化銅和氫氣反應(yīng)生成銅和水；
（4）鐵能和顯酸性的物質(zhì)反應(yīng)生成氫氣；
通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)可以判斷相關(guān)方面的問(wèn)題．

解答 解：（1）甲同學(xué)認(rèn)為猜想中的一種氣體是不可能的，這種氣體是二氧化碳，因?yàn)榉磻?yīng)物中不含有碳元素．
故填：二氧化碳．
（2）SO₂與NaOH反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NaOH+SO₂═Na₂SO₃+H₂O．
故填：2NaOH+SO₂═Na₂SO₃+H₂O．
（3）如果放出的氣體是O₂和H₂，方案中可能存在的安全隱患是發(fā)生爆炸．
故填：發(fā)生爆炸．
C處試管中，氧化銅和氫氣反應(yīng)生成生成銅和水，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CuO+H₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Cu+H₂O．
故填：CuO+H₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Cu+H₂O．
（4）結(jié)論：①鐵粉放入硫酸銅溶液時(shí)，產(chǎn)生的氣體是氫氣．
故填：氫氣．
②由上述實(shí)驗(yàn)可以推出，硫酸銅溶液中可能含有酸性物質(zhì)．
故填：酸性．
（5）如果撤去B裝置，直接連接A和C，不影響氫氣和氧化銅反應(yīng)，因此對(duì)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)論是否有影響無(wú)影響．
故填：無(wú)影響．
（6）①根據(jù)以上結(jié)論取一定量的該硫酸銅溶液于試管中加入過(guò)量的氫氧化鈉溶液時(shí)，氫氧化鈉先和酸性物質(zhì)反應(yīng)，當(dāng)酸性物質(zhì)完全反應(yīng)后，氫氧化鈉再和硫酸銅反應(yīng)生成沉淀氫氧化銅和硫酸鈉，因此產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量和氫氧化鈉溶液質(zhì)量關(guān)系圖正確的是下列圖3圖示中的B．
故填：B．
②其他同學(xué)認(rèn)為這一方案不嚴(yán)謹(jǐn)，理由是二氧化硫易溶于水，壓強(qiáng)減小，試管中液面也會(huì)上升；
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)是將燒杯中NaOH溶液換成水做對(duì)比實(shí)驗(yàn)．
故填：二氧化硫易溶于水，壓強(qiáng)減小，試管中液面也會(huì)上升；將燒杯中NaOH溶液換成水做對(duì)比實(shí)驗(yàn)．

點(diǎn)評(píng) 合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，科學(xué)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，是得出正確實(shí)驗(yàn)結(jié)論的前提，因此要學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為學(xué)好化學(xué)知識(shí)奠定基礎(chǔ)．