Question

【题目】化学实验小组同学将铁粉放入某硫酸铜溶液中时，发现生成红色固体物质的同时有较多的气泡放出。生成的是什么气体呢？同学们决定进行探究。探究前老师提示，该反应生成的气体只有一种。

（提出猜想）气体可能是SO2、O2或H2中的一种。

（查阅资料）SO2与二氧化碳化学性质相似，也能使澄清石灰水变浑浊。

（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，除了用带火星木条检验外，还可将气体通过灼热的铜网，如果观察到_____，证明猜想正确。

（2）乙同学认为是SO2，只需将气体通入澄清石灰水，看澄清石灰水是否变浑浊。写出SO2与Ca（OH）2反应的化学方程式_____。

（3）实验小组同学综合考虑，设计了如图组合实验方案，验证猜想。

（实验探究）

（1）实验开始时，先将收集到的气体从a处通入一段时间后，再点燃C处酒精灯。这样操作的目的是_____。

（2）实验过程中发现A装置中溶液不变浑浊，C装置中黑色氧化铜变成光亮的红色物质__________。

（实验结论）铁粉与该硫酸铜溶液反应时，产生的气体是_____。

（思维拓展）

（1）硫酸铜溶于水时会有少量与水发生反应生成氢氧化铜而使溶液浑浊，为抑制该反应的发生，配制硫酸铜溶液时，通常先将硫酸铜溶解在少量物质X中，再加水稀释。上述实验中的气体就是铁与X反应产生的，你认为X最好是_____（写化学式）。

（2）如果将适量的铁粉放入某混有X的硫酸铜溶液时，铁粉恰好完全溶解，过滤得沉淀物，经洗涤干燥，称得沉淀物的质量与所加入的铁粉的质量相等。设与铁反应的CuSO4和X的质量分别为m1、m2，则m1：m2＝_____。

Answer 1

【答案】铜网变黑色 Ca（OH）2+SO2═CaSO3↓+H2O 排出装置中的空气，防止发生爆炸 铜网不变色 氢气 H2SO4 80：7

【解析】

方案设计：

（1）氧气和铜能反应生成黑色氧化铜。甲同学认为是O2，除了用带火星木条检验外，还可将气体通过灼热的铜网，如果观察到铜网变黑色，证明猜想正确；

（2）SO2与Ca（OH）2反应生成亚硫酸钙和水，反应的化学方程式为：Ca（OH）2+SO2═CaSO3↓+H2O；

实验探究：

（1）实验开始时，先将收集到的气体从a处通入一段时间后，再点燃C处酒精灯。气体中可能存在氢气，氢气不纯时加热可能发生爆炸。这样操作的目的是排出装置中的空气，防止发生爆炸；

（2）实验过程中发现A装置中溶液不变浑浊，说明气体不是二氧化硫，C装置中黑色氧化铜变成光亮的红色物质，说明氢气和氧化铜反应生成了铜，铜网不变色，说明气体不是氧气；

实验结论：

铁粉与该硫酸铜溶液反应时，产生的气体是氢气；

思维拓展：

（1）上述实验中的气体就是铁与X反应产生的，X最好是H2SO4，这是因为加入硫酸时，既能够防止产生沉淀，又不带入过多离子；

（2）铁和硫酸铜、硫酸反应的化学方程式及其质量关系为：

根据题意有：，则m1：m2＝80：7。