题目内容

4．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，提出猜想的依据是质量守恒定律．
【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，则检验方法是用带火星的木条检验，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SO2+Ca（OH）2=CaSO3↓+H2O．
（3）实验小组同学合作设计了如图所示组合实验方案，排除和验证猜想的气体．
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；这样操作的目的是排出装置内的空气，以防加热时爆炸．
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，产生的气体是氢气．
【思维拓展】由上述实验可以推出，硫酸铜溶液中可能含有酸．

分析 提出猜想：进行猜想要考虑到反应前后元素种类不变；
（1）根据质量守恒定律考虑；
（2）根据题中信息结合化学方程式的写法考虑；
（3）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；
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．

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；
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；
故答案为：SO2+Ca（OH）2=CaSO3↓+H2O；
（3）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；
故答案为：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．

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．

练习册系列答案
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