Question

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．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]放出的气体可能是SO₂、O₂、H₂，提出猜想的依据是

 

．
【查阅资料】SO₂易溶于水，化学性质与二氧化碳有相似之处，它能使澄清石灰水变浑浊，生成CaSO₃．
【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澄清石灰水中，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）实验小组同学合作设计了如下组合实验方案，排除和验证猜想的气体．

若拆去B装置，直接连接A和C装置进行实验，可能导致

 

后果发生．
【实验探究】实验开始时，先将收集到的气体从a通入一段时间后，再点燃C处酒精灯；
这样操作的目的是

 

．
实验过程中发现A装置中溶液不变浑浊，C装置中表面含CuO的铜网由黑色变为光亮的红色；
结论：铁粉与硫酸铜溶液反应时，产生的气体是

 

．
【思维拓展]由上述实验可以推出，硫酸铜溶液中可能含有

 

．并写出铁粉与它们反应的化学方程式
1．

 

；2．

 

．

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,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：提出猜想：进行猜想要考虑到质量守恒定律的元素守恒：反应前后元素种类不变；
（1）根据质量守恒定律的元素守恒进行考虑；
（2）根据题中信息，结合化学方程式的写法考虑；
（3）根据浓硫酸具有吸水性分析；
实验探究：点燃可燃性气体和空气的混合物容易发生爆炸；
结论：根据实验现象分析实验结论，推测生成的气体；
思维拓展：因为加入金属铁有氢气生成，所以溶液中可能含有酸．正确书写化学方程式．

解答：解：
铁粉投入硫酸铜溶液中，反应前含有S、O、H、Cu元素，依据质量守恒定律可以得出猜想“放出的气体可能是SO₂、O₂、H₂”；故答案为：质量守恒定律；
（1）氧气具有助燃性，可以通过检验气体的助燃效果进行判断；
故答案为：用带火星的木条检验，看木条是否复燃；
（2）二氧化硫和氢氧化钙反应会生成亚硫酸钙和水；故其反应的化学方程式为：SO₂+Ca（OH）₂=CaSO₃↓+H₂O；
（3）浓硫酸具有吸水性，故装置B中浓硫酸的作用是吸收水蒸气，若去掉B装置，可能导致C装置中的硬质玻璃管受热不均而破裂；故答案为：C装置中的硬质玻璃管破裂；
实验探究：可燃性的气体和空气混合加热时可能会发生爆炸，因此先将收集到的气体从a通入一段时间后，再点燃C处酒精灯的目的是排出装置内的空气，以防加热时爆炸；故答案为：排出装置内的空气，以防加热时爆炸；
结论：A装置中溶液不变浑浊，说明没有二氧化硫，H₂可以使CuO还原成红色的Cu，故产生的气体为氢气；
思维拓展：因为有氢气生成，铁应该与酸反应产生氢气，故答案为：酸．
铁和硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁，反应的化学方程式为：Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu．
铁和硫酸反应生成氢气和硫酸亚铁，反应的化学方程式为：Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑．
故答案为：
【提出猜想】质量守恒定律．
【方案设计】（1）用带火星的木条检验，看木条是否复燃．
（2）SO₂+Ca（OH）₂=CaSO₃↓+H₂O．
（3）C装置中的硬质玻璃管破裂．
【实验探究】排出装置内的空气，以防加热时爆炸． 氢气．
【思维拓展]酸． Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu
； Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑．

点评：本题主要考查化学实验的方案设计与评价，在解此类题时，首先分析题中考查的问题，然后结合所给的知识和学过的知识进行分析解答．