【題目】某研究性學習小組將鐵粉投入盛有硫酸銅溶液的試管中,發(fā)現(xiàn)生成紅色固體物質(zhì)的同時有較多的氣泡放出。這一現(xiàn)象激發(fā)起同學們的探究欲望,生成的是什么氣體?

(提出猜想)從物質(zhì)組成元素的角度,放出的氣體可能是SO2O2H2。

(查閱資料)SO2易溶于水,能與NaOH反應,生成Na2SO3。

(方案設計)依據(jù)上述猜想,實驗小組同學分別設計了如下方案:

1)甲同學認為是O2,則檢驗方法是_____。

2)乙同學認為是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。

3)實驗小組同學合作設計了如圖1實驗方案,對提出的猜想進行驗證。

①如果放出的是O2H2,你認為方案中的安全隱患是_____。

②丙同學認為:為確保安全,實驗前應先收集一試管氣體,用拇指堵住試管口,_____,若不發(fā)出尖銳的爆鳴聲,方可采用上面的裝置進行實驗。

(實驗探究)經(jīng)丙同學確認安全后,小組同學首先對裝置A進行稱量,再將收集到的氣體從a通入,過一會兒點燃B處酒精燈;一段時間后,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)量無增減。

(實驗結(jié)論)鐵粉與硫酸銅溶液反應時,產(chǎn)生的氣體是_____

(思維拓展)

4)由上述實驗可以推出,硫酸銅溶液中可能含有_____物質(zhì)(填酸性、中性或堿性)。

5)寫出裝置B中所發(fā)生反應的方程式

6)不通過稱量,如何判斷SO2NaOH溶液發(fā)生了反應呢?

丁同學設計了如圖2所示的裝置進行實驗,發(fā)現(xiàn)試管內(nèi)液面上升,就得出SO2NaOH溶液發(fā)生反應的結(jié)論。其他同學認為這一方案不嚴謹,理由是_____。

(定量探究)該研究性學習小組的同學在教師的指導下,設計如下實驗方案對硫酸銅溶液進行定量探究。

A.量取100mL上述硫酸銅溶液,倒入放在電子天平上的燒杯中,然后加入20.00g鐵粉,充分攪拌,有關實驗數(shù)據(jù)記錄如下:

稱量項目

稱量時間

質(zhì)量/g

燒杯

55.65

燒杯+硫酸銅溶液

215.65

燒杯+硫酸銅溶液+鐵粉

30s

235.59

燒杯+硫酸銅溶液+鐵粉

60s

235.45

燒杯+硫酸銅溶液+鐵粉

90s

235.45

B.90s后,將燒杯中的物質(zhì)經(jīng)過濾,洗滌、干燥、稱量,得濾渣15.2g。

C.取少量濾渣于試管中,加入稀硫酸,觀察到有氣泡產(chǎn)生。

7)請根據(jù)實驗現(xiàn)象和有關數(shù)據(jù),回答下列問題:

①加入鐵粉后,用玻璃棒不斷攪拌的原因是_____。

②計算上述硫酸銅溶液中CuSO4的質(zhì)量分數(shù)_____。(寫出計算過程。)

【答案】把帶火星的木條伸入試管中,如果帶火星的木條復燃,說明是氧氣,反之則不是 容易發(fā)生爆炸; 堵住,然后移近火焰; H2; 酸; 二氧化硫能夠溶于水,溶于水后會導致試管內(nèi)液面上升; 使硫酸銅和鐵充分反應; 10%。

【解析】

方案設計:(1)由于氧氣具有助燃性能使帶火星的木條復燃,所以用帶火星的木條檢驗,看是否復燃;

2)①可燃性氣體和助燃性氣體點燃可能發(fā)生爆炸,所以如果放出的是O2H2,方案中的安全隱患是:容易發(fā)生爆炸;

②實驗室檢驗氫氣純度的方法是:實驗前應先收集一試管氣體,用拇指堵住,然后移近火焰,若不發(fā)出尖銳的爆鳴聲,方可采用上面的裝置進行實驗;

【實驗結(jié)論】

稱量NaOH溶液,發(fā)現(xiàn)質(zhì)量無增減,說明不含二氧化硫,表面含CuO的銅網(wǎng)由黑色變?yōu)楣饬恋募t色,說明氧化銅被還原為銅,故產(chǎn)生的氣體為氫氣,所以本題答案為:H2;

【思維拓展】

4)要想產(chǎn)生氫氣必須是金屬與酸反應,所以硫酸銅溶液中可能含有硫酸;

5)氫氣和氧化銅加熱生成銅和水,反應的化學方程式為:H2+CuOCu+H2O

6)空氣中的二氧化碳也能和氫氧化鈉反應,試管中的液面會上升;

7)①加入鐵粉后,用玻璃棒不斷攪拌的原因是使硫酸銅和鐵充分反應;

②通過分析表中的數(shù)據(jù)可知,硫酸銅溶液的質(zhì)量是:120g,設參加反應的硫酸銅的質(zhì)量為x

x12g

所以硫酸銅溶液中CuSO4的質(zhì)量分數(shù)為: ×100%10%。

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②圖Ⅰ實驗紅磷熄滅并冷卻后才能打開止水夾。

③若圖I實驗從開始到結(jié)束止水夾始終未夾緊會導致測定結(jié)果偏大。

④按圖Ⅱ所示的裝置進行實驗前,將注射器的活塞從20mL刻度處推至15mL處,然后松手,若活塞仍能返回20mL刻度處,則說眀裝置不漏氣。

⑤按圖Ⅱ所示的裝置進行實驗。當紅磷與氧氣充分反應后,移開酒精燈,待冷卻并打開彈簧夾,注射器活塞將從15mL刻度處慢慢前移到約為3mL刻度處才停止。其中錯誤說法的個數(shù)有( 。

A. 5B. 4C. 3D. 2

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C. t2℃時等質(zhì)量的三種飽和溶液降溫至t1℃,所得溶液中溶劑質(zhì)量c>b>a

D. 將t1℃時a、b、c三種物質(zhì)的溶液分別升溫至t2℃,其溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)都不可能發(fā)生變化

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方案一

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