题目内容
1．某化学实验小组同学将铝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】生成的气体可能是SO2或O2或H2或CO2．
甲同学经过仔细思考后，觉得CO2不可能含有，因为根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变，反应前不含碳元素，反应后也不会有．
【查阅资料】①SO2与二氧化碳化学性质相似，如它也能使澄清石灰水变浑浊．
②浓硫酸具有强烈的吸水性，可做气体的干燥剂．
③H2与CO均可以还原金属氧化物．
【方案设计】甲同学设计了如下实验方案，验证猜想的气体．
甲认为：若观察到A中石灰水变浑浊，则气体为SO2．若观察到C中红色的铜网变黑，则气体为O2．
【实验探究】
①实验开始时，应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．
这样操作的目的是排尽装置内的空气，防止气体不纯发生爆炸．
②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，试管壁上有水滴生成；
【实验结论】①铝粉与该硫酸铜溶液反应时，产生的气体是氢气．写出铝放入硫酸铜溶液中所发生的一个反应的化学方程式2Al+3H2SO4=Al2（SO4）3+3H2↑
或2Al+3CuSO4=Al2（SO4）3+3Cu．
【实验反思】
乙同学发现铝放入硫酸铜溶液时，先开始的反应速度很慢，原因可能是铝片表面有氧化铝膜，乙同学认为甲同学的实验方案操作复杂，他只需一盒火柴即可确定该气体成分．你认为乙同学的实验方案是收集一瓶气体，将燃着的火柴伸入瓶中，若火柴熄灭，则为SO2；若火柴燃烧更旺，则为O2；若气体被点燃，则为H2．
分析 【提出猜想】根据质量守恒定律分析；
【方案设计】根据二氧化硫和氢氧化钙溶液反应微溶于水的亚硫酸钙和水以及氧气和铜反应生成黑色的氧化铜进行解答；
【实验探究】①根据该实验中氢气属于可燃性气体，不纯加热可能会发生爆炸进行解答；
【实验结论】①根据实验现象可知该气体是氢气进行解答；
②根据铝和硫酸铜溶液反应生成铜和硫酸铝进行解答；
【实验反思】根据二氧化硫不燃烧也不支持燃烧，能使燃着的木条熄灭；氧气具有助燃性，能使燃着的木条燃烧更旺；氢气具有可燃性，能燃烧进行解答．
解答 解：【提出猜想】根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变，反应前不含碳元素，反应后也不会有，所以不可能含有二氧化碳；
【方案设计】二氧化硫和氢氧化钙溶液反应微溶于水的亚硫酸钙和水，所以如果A中石灰水变浑浊，则气体为SO2；氧气和铜反应生成黑色的氧化铜，所以如果C中红色的铜网变黑，则气体为O2；
【实验探究】①该实验中氢气属于可燃性气体，不纯加热可能会发生爆炸，所以实验开始时，应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；
【实验结论】①实验过程中发现A装置中溶液不变浑浊，说明不是二氧化硫，C装置中表面含CuO的铜网由黑色变为光亮的红色，试管壁上有水滴生成，所以铁粉与该硫酸铜溶液反应时，产生的气体是氢气；
②铝和硫酸反应生成氢气和硫酸铝，铝和硫酸铜溶液反应生成铜和硫酸铝，发生反应的化学方程式为2Al+3H2SO4=Al2（SO4）3+3H2↑，2Al+3CuSO4=Al2（SO4）3+3Cu；
【实验反思】铝片表面有氧化铝膜，阻止铝与其他物质发生反应，所以实验前一定先用砂纸打磨；
二氧化硫不燃烧也不支持燃烧，能使燃着的木条熄灭；氧气具有助燃性，能使燃着的木条燃烧更旺；氢气具有可燃性，能燃烧，所以乙同学的实验方案是收集一瓶气体，将燃着的火柴伸入瓶中，若火柴熄灭，则为SO2；若火柴燃烧更旺，则为O2；若气体被点燃，则为H2．
故答案为：
【提出猜想】CO2；根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变，反应前不含碳元素，反应后也不会有
【方案设计】A中石灰水变浑浊；C中红色的铜网变黑
【实验探究】排尽装置内的空气，防止气体不纯发生爆炸
【实验结论】①氢气
②2Al+3H2SO4=Al2（SO4）3+3H2↑
或 2Al+3CuSO4=Al2（SO4）3+3Cu
【实验反思】铝片表面有氧化铝膜；
收集一瓶气体，将燃着的火柴伸入瓶中，若火柴熄灭，则为SO2；若火柴燃烧更旺，则为O2；若气体被点燃，则为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．
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问题一：黑色固体是什么？
【交流讨论】同学们结合实验现象和对高锰酸钾及其分解产物的了解．进行分析判断．
| 判断 | 依据 |
| 不是KMNO4 | KMnO4能溶于水形成紫红色溶液 |
| 不是K2MNO4 | 冲洗试管时出现深绿色溶液，说明该物质能溶于水 |
| 是MnO2 | 其他实验用过MnO2，知道它是不溶于水的黑色固体 |
加入的液体是H2O2溶液．
问题二：用什么洗掉MnO2？
【交流讨论】MnO2与BaCO3、Mg（OH）2、Fe2O3、P2O5、Cu中的某一种物质组成最相近，理
由是都是金属氧化物．已知这种物质能与稀盐酸反生成氯化物和水（反应前后化合价不变），化学方程式为Fe2O3+6HCl=3H2O+2FeCl3，由此推测MnO2也能与稀盐酸反应．【实验验证】向未洗净的试管中加入稀盐酸，黑色固体没有变化．
【交流讨论】实验说明同 一类物质的化学性质不一定相同．MnO2有什么化学性质，用什么试剂清洗呢？同学们请教老师后决定用草酸（H 2C2O4）溶液试一试．
【实验验证】向未洗净的试管中加入草酸溶液，黑色固体果然被除去，同时发现产生许多气泡．
问题三：生产了什么气体？
【交流讨论】化学变化过程中元素不变，所以产生的气体可能为CO2、CO、H2、O2等．
【实验验证】经检验，产生的气体是CO2，
【反思提高】以上探究活动中，清除试管内壁附着的难溶物的思路是：先了解其物理性质，尤其是否溶于水，再了解其化学性质，然后选择合适试剂进行清洗．
| 实验一 观察固体表面 | 实验二 向两块固体表面滴加稀盐酸 | 实验三 振荡3个塑料瓶 |
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（2）实验三中可观察到三个软塑料瓶变瘪的程度大小为A＞B＞C，对比A瓶与C（选填“B”或“C”）瓶的实验现象可证明CO2能与NaOH发生反应．
（3）同学们设计如下两种方案鉴别氢氧化钠溶液与氢氧化钙两种饱和溶液．
| 实验一 | 实验二 | 分析 |
 | 微热（不考虑水分蒸发） | 两种方案中均观察到A试管内出现白色浑浊，则A中溶液为饱和氢氧化钙溶液；；方案二的设计原理是氢氧化钙的溶解度随温度升高而减小，氢氧化钠的溶解度随温度升高而增大． |
【提出问题】氢氧化钠中含有什么杂质？
【查阅资料】
①在化工生产中，原料往往不能完全转化为产品．
②工业上制取NaOH的反应原理是：2NaCl+2H2O$\stackrel{通电}{→}$2NaOH+H2↑+Cl2↑，然后蒸发溶剂获得NaOH固体．
③碱性的Na2CO3溶液与中性的CaCl2溶液发生复分解反应．
【提出猜想】氢氧化钠中含有的杂质为碳酸钠和氯化钠．提出上述猜想的理由是原料中的NaCl未完全反应，氢氧化钠与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钠．
【进行实验】取固体于试管中，加水溶解并向溶液中加入过量稀盐酸
【实验结论】溶液中有明显现象，证明杂质中一定含有碳酸钠．
【反思评价】该同学想进一步证明固体中的氢氧化钠，实验方案是取少量固体于试管中加水溶解，加入过量的氯化钙溶液使沉淀完全，静置后向上层清液中滴加酚酞溶液，溶液变红，则固体中含有氢氧化钠．
（5）某碳酸钠样品中含有少量氯化钠．现称量11g该样品放入烧杯中，然后加入一定量溶质的质量分数为14.6%的稀盐酸，至恰好完全反应，去除溶液中的水分，最终得到12.1g氯化钠固体．计算：
①碳酸钠样品中碳酸钠的质量；
②反应后所得溶液中溶质的质量分数．（结果精确到0.1%）
| A． | 过滤 | B． | 分液 | C． | 结晶 | D． | 蒸馏 |