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+H₂O
【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图组合实验方案，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，若发出的声音

 

，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

 

．
同时，由上述实验可以推出，硫酸铜溶液中可能含有的物质是

 

．

Answer 1

考点：实验探究物质的性质或变化规律,常见气体的检验与除杂方法,氧气的检验和验满,金属的化学性质,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式

专题：科学探究

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）根据二氧化硫和氢氧化钠溶液反应生成亚硫酸钠和水进行解答；
（3）根据氢气不纯遇火或加热会发生爆炸、氢气的验纯方法解答．
【实验探究】运用氢气的还原性以及要想产生氢气要考虑金属与酸反应进行解答．

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；
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．
故答案为：【方案设计】（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；
【实验探究】结论：H₂；H₂SO₄或HCl．

点评：根据已有知识，在情景相似的情况下，进行知识地大胆迁移，是解决新问题的一种重要方法．