Question

【题目】某化学实验小组同学将铁粉投入硫酸铜溶液中，发现生成红色固体物质的同时有较多的气泡放出。这一现象激发起同学们的探究欲望，生成的是什么气体？

【提出猜想】从物质组成元素的角度，放出的气体可能是SO2、O2、H2。

【查阅资料】SO2易溶于水，它能与NaOH反应，生成Na2SO3。

【方案设计】依据上述猜想，实验小组同学分别设计了如下方案：

（1）甲同学认为是O2，则检验方法是_____________________。

（2）乙同学认为是SO2，则只需将放出的气体通入盛有NaOH溶液的洗气瓶中，称量通气前后洗气瓶的质量。写出SO2与NaOH反应的化学方程式____________________。

（3）实验小组同学合作设计了如下组合实验方案，排除和验证猜想的气体。

如果放出的是O2和H2，你认为方案中的安全隐患是______________。

丙同学认为：为确保安全，实验前应先收集一试管气体，用拇指________________，若不发出_____________，方可采用上面的装置进行实验。

【实验探究】

经丙同学确认安全后，小组同学首先对装置A进行称量，再将收集到的气体从a通入，过一会儿点燃B处酒精灯；一段时间后，发现表面含CuO的铜网由黑色变为光亮的红色；停止通气，再次称量装置A，发现质量无增减。

结论：铁粉与硫酸铜溶液反应时，产生的气体是____________。

【思维拓展】

（1）由上述实验可以推出，硫酸铜溶液中可能含有__________物质。

（2）不通过称量，如何判断？有一同学设计了如图所示的装置进行实验：

发现试管内液面上升，就得出SO2与NaOH溶液发生反应的结论。其他同学认为这一方案不严谨，理由是____________________。要得到科学严谨的结论，仍利用该装置，补做的实验是____________________。

（3）假如6.4克SO2与119.6克NaOH溶液恰好完全反应，求反应后所得溶液的溶质质量分数。_______________

Answer 1

【答案】 用带火星的木条试验，看木条是否复燃 SO2＋2NaOH =Na2CO3＋H2O 容易引起装置爆炸 堵住试管口，靠近火焰点火 尖锐的爆鸣声 H2_ 酸性 SO2易溶于水，也能使液面上升 将NaOH溶液换成水做对比试验 设反应生成的Na2CO3的质量为

SO2＋2NaOH = Na2CO3＋H2O

64 126

6.4g

答：反应后所得溶液的溶质质量分数为10%。

【解析】【方案设计】（1）用带火星的小木条检验氧气。把带火星的小木条伸入集气瓶中，若带火星的小木条复燃，则证明是氧气；（2）根据资料可知二氧化硫与氢氧化钠反应生成Na2SO3和水，反应的化学方程式表示为：SO2＋2NaOH==Na2SO3＋H2O；（3）氢气具有可燃性，若不纯可能会发生爆炸；故点燃前要验纯，方法是：收集一试管气体，用拇指堵住试管口，靠近火焰点火，若不发出尖锐的爆鸣声，则证明气体较纯，则可采用上面的装置进行实验；【实验探究】由实验现象“发现表面含CuO的铜网由黑色变为光亮的红色”，说明该气体具有还原性，故铁粉与硫酸铜溶液反应时，产生的气体是氢气；【思维拓展】（1）金属只有与酸反应才会生成氢气，故可以推出，硫酸铜溶液中可能含有酸性物质；（2）由提供的资料可知二氧化硫易溶于水，即若二氧化硫不能与氢氧化钠反应也能使液面上升；故要证明二氧化硫与氢氧化钠发生了反应可做对比实验，即将NaOH溶液换成水，观察液面上升的位置，若液面上升较少则证明二氧化硫与氢氧化钠发生了反应；（3）利用化学方程式：SO2＋2NaOH==Na2SO3＋H2O，根据二氧化硫与亚硫酸钠反应的质量比即可计算出生成的亚硫酸钠的质量。

设生成的亚硫酸钠的质量为x；

SO2 ＋ 2NaOH == Na2SO3 ＋ H2O

64 126

6.4g x

x=12.6g

反应后溶液的质量=6.4g+119.6g=126g

反应后所得溶液的溶质质量分数= 10%

答：反应后所得溶液的溶质质量分数为10%。