Question

9．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】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．
【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，则检验方法是用带火星的木条试验，看木条是否复燃．
（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SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O．
（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实验时剩余气体B通过加热的试管易发生爆炸事故．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，试管口朝下，靠近火焰，移开拇指点火，若发出轻微爆鸣声，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，小组同学首先对如图1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，产生的气体是氢气．
【思维拓展】

（1）由上述实验可以推出，硫酸铜溶液中可能含有酸性物质．
（2）不通过称量，如何判断SO₂与NaOH溶液发生了反应呢？有一同学设计了图2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，理由是可能是二氧化硫气体溶解在水中导致试管内压强减小．要得到科学严谨的结论，仍利用该装置，补做的实验是用等体积的水代替氢氧化钠溶液做相同的实验作对比．

Answer 1

分析 【方案设计】（1）根据氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃进行解答；
（2）根据二氧化硫是酸性气体，可以与碱氢氧化钠反应生成亚硫酸钠和水进行解答；
（3）根据氢气具有可燃性，如若不纯，点燃或加热时易产生爆炸事故进行解答；
【实验探究】根据铁能与与酸反应生成氢气，氢气具有还原性进行解答；
【思维拓展】（1）根据铁能与酸性物质反应生成氢气进行解答；
（2）根据二氧化硫不但与氢氧化钠溶液反应，还和水反应，利用对比实验进行检验进行解答．

解答 解：【方案设计】（1）氧气具有助燃性，更是带火星的木条复燃，所以本题答案为：用带火星的木条试验，看木条是否复燃；
（2）二氧化硫是酸性气体，可以与碱氢氧化钠反应生成亚硫酸钠和水，反应的化学方程式为SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O；故本题答案为：SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O；
（3）氢气具有可燃性，如若不纯，点燃或加热时易产生爆炸事故，所以使用前要注意验纯，一般采用小试管收集点燃的方法，不纯时能发出尖锐的爆鸣声，当发出轻微爆鸣声时证明氢气已经纯净，方可采用上面的装置进行实验；故本题答案为：实验时剩余气体B通过加热的试管易发生爆炸事故；轻微爆鸣声；
（4）未发出爆鸣声，说明不含有氧气，称量NaOH溶液，发现质量无增减，说明不含二氧化硫，表面含CuO的铜网由黑色变为光亮的红色，说明氧化铜被还原为铜，故产生的气体为氢气，所以本题答案为：H₂；
【实验探究】铁能与与酸反应生成氢气，氢气具有还原性，所以根据现象推断，产生的气体为氢气；故填：氢气；
【思维拓展】（1）根据现象推断，产生的气体为氢气，而铁是与酸反应产生氢气，所以推断此硫酸铜溶液中含有酸性物质，故本题答案为：酸性；
（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．故填：可能是二氧化硫气体溶解在水中导致试管内压强减小；用等体积的水代替氢氧化钠溶液做相同的实验作对比．

点评 本题综合考查了金属的化学性质、氧气的检验、使用氢气的注意事项以及碱的部分性质，常见气体的鉴别主要有氧气、二氧化碳、氮气、氢气、空气等，选择鉴别方法时，要根据气体性质的差异．