Question

请你参与下列探究：
问题情景：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分析，放出的气体可能是 SO₂、O₂、H₂．
查阅资料：①SO₂易溶于水：SO₂能与NaOH反应，生成物之一是Na₂SO₃．
②CuO+H₂

△   .

Cu+H₂
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，则检验方法是收集一瓶气体

 

，说明该气体不是氧气．
（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，用拇指堵住试管口移近火焰，放开拇指听声音，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，发现其质量无增减．
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的物质是

 

．
（2）不通过称量，如何判断SO₂与NaOH溶液发生了反应呢？有一同学设计了右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

 

．
要确切证明SO₂与NaOH溶液发生了反应，可另取一套同样的装置，把烧杯里的NaOH溶液换成

 

，做一个

 

试验．

Answer 1

分析：方案设计：（1）根据氧气的助燃性来检验；（2）根据方程式的书写方法来考虑；（3）根据氧气和氢气的性质和氢气的验纯方法考虑．结论：通过前面的实验进行排出即可；
思维拓展：（1）要想产生氢气要考虑金属与酸反应；（2）根据二氧化硫的性质考虑；只要是不与二氧化硫反应的溶液就行，主要是对比实验．

解答：解：方案设计：（1）由于氧气具有助燃性能使带火星的木条复燃，所以用带火星的木条检验，看是否复燃；
（2）SO₂与NaOH反应的反应物是SO₂和NaOH，生成物是亚硫酸钠和水，再通过观察法进行配平即可；
（3）由于氢气具有可燃性，氧气具有助燃性，所以加热它们的混合物容易发生爆炸；在对氢气验纯时如果听到尖锐的爆鸣声，说明不纯，听到噗的一声，说明已经纯了；
结论：由于不能使带火星的木条复燃，所以不是氧气，通过氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液的质量没有改变说明不是二氧化硫，所以只能是氢气了；
【思维拓展】（1）要想产生氢气必须是金属与酸反应，所以硫酸铜溶液中可能含有硫酸或盐酸；
（2）由于SO₂溶于水中能与水反应生成亚硫酸，也会导致试管内气压减小，使液面上升，因此要做一个对比试验即可，所用溶液中的溶质不能与二氧化硫反应．
故答案为：（1）将带火星的木条放入瓶中，木条不复燃；
（2）SO₂+2NaOH═Na₂SO₃+H₂O；
（3）混合气体在B中易被点燃，发生爆炸；尖锐的爆鸣声；结论：H₂；
【思维拓展】（1）H₂SO₄或HCl；
（2）SO₂溶于水中也会导致试管内气压减小，液面上升；Na₂SO₄溶液； 对比．

点评：在判断两种物质反应后生成物是什么气体时，要根据质量守恒定律来做出推断，再进行逐一排除．