Question

13．某化學實驗小組同學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】依據(jù)上述猜想，實驗小組同學分別設(shè)計了如下方案：
（1）甲同學認為猜想中的一種氣體是不可能的，這種氣體是二氧化碳．
（2）乙同學認為可能是SO₂．他所設(shè)計的實驗是：將放出的氣體通入盛有NaOH溶液的洗氣瓶，通過稱量通氣前后洗氣瓶質(zhì)量的變化即可判斷是否有SO₂．寫出SO₂與NaOH反應(yīng)的化學方程式2NaOH+SO₂═Na₂SO₃+H₂O．
（3）實驗小組同學合作設(shè)計了如圖1組合實驗方案，排除和驗證猜想的氣體：

如果放出的氣體是O₂和H₂，你認為方案中可能存在的安全隱患是發(fā)生爆炸．
【實驗探究】①實驗開始時，小組同學首先對裝置A進行稱量；
②將收集到的氣體從a通入一段時間后，再點燃C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．C處試管中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式CuO+H₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Cu+H₂O．
（4）結(jié)論：①鐵粉放入硫酸銅溶液時，產(chǎn)生的氣體是氫氣．②由上述實驗可以推出，硫酸銅溶液中可能含有酸性物質(zhì)．
【實驗反思】（5）如果撤去B裝置，直接連接A和C，對以上實驗結(jié)論是否有影響無影響．
【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不通過稱量，如何判斷SO₂與NaOH溶液發(fā)生了反應(yīng)呢？有一同學設(shè)計了圖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SO₂與NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)的結(jié)論．其他同學認為這一方案不嚴謹，理由是二氧化硫易溶于水，壓強減小，試管中液面也會上升．要得到科學嚴謹?shù)慕Y(jié)論，仍利用該裝置，補做的實驗是將燒杯中NaOH溶液換成水做對比實驗．

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)前后元素種類不變；
（2）氫氧化鈉和二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸鈉和水；
（3）氫氣和氧氣混合達到一定程度時，遇明火會發(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；
通過對比試驗可以判斷相關(guān)方面的問題．

解答 解：（1）甲同學認為猜想中的一種氣體是不可能的，這種氣體是二氧化碳，因為反應(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，產(chǎn)生的氣體是氫氣．
故填：氫氣．
②由上述實驗可以推出，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)，因此對以上實驗結(jié)論是否有影響無影響．
故填：無影響．
（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量的氫氧化鈉溶液時，氫氧化鈉先和酸性物質(zhì)反應(yīng)，當酸性物質(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其他同學認為這一方案不嚴謹，理由是二氧化硫易溶于水，壓強減小，試管中液面也會上升；
要得到科學嚴謹?shù)慕Y(jié)論，仍利用該裝置，補做的實驗是將燒杯中NaOH溶液換成水做對比實驗．
故填：二氧化硫易溶于水，壓強減小，試管中液面也會上升；將燒杯中NaOH溶液換成水做對比實驗．

點評 合理設(shè)計實驗，科學地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結(jié)論的前提，因此要學會設(shè)計實驗、進行實驗、分析實驗，為學好化學知識奠定基礎(chǔ)．