Question

【题目】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，提出猜想的依据是：_____。

（查阅资料）SO2易溶于水，它能与NaOH 反应，生成Na2SO3。

（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1组合实验方案，排除和验证猜想的气体。

（实验探究）

①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：_____。

②确认安全后，小组同学首先对装置A 进行称量；

③实验过程中，发现表面含CuO 的铜网由黑色变为光亮的红色；

④实验结束后，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_____。

（思维拓展）

（1）由上述实验可以推出，硫酸铜溶液中可能含有_____物质。

（2）不通过称量，如何判断？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_____。要得到科学严谨的结论，仍利用该装置，补做的实验是_____。

（3）假如6.4克SO2与119.6克NaOH溶液恰好完全反应，求反应后所得溶液的溶质质量分数____。

Answer 1

【答案】质量守恒定律。 用带火星的木条检验，看木条是否复燃 SO2+2NaOH＝Na2SO3+H2O 排尽装置内的空气，防止加热时发生爆炸 氢气 酸性 SO2易溶于水，也能使液面上升 将NaOH溶液换成水做对比试验 10%

【解析】

铁粉投入硫酸铜溶液中，反应前含有S、O、H元素，依据质量守恒定律可以得出猜想；

（1）检验氧气可利用其特性，能使带火星的木条复燃；

（2）SO2与NaOH反应的反应物是二氧化硫和氢氧化钠，生成物是亚硫酸钠和水，用观察法配平；

[实验探究]O2和H2的混合气体，若在气体爆炸极限内时，点燃可能会发生爆炸；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，是为了排净C中的氧气，防止发生爆炸，H2可以使CuO还原成红色的Cu，A装置质量不变说明没有SO2，故产生的气体为H2；

[思维拓展]（1）铁能与酸反应产生氢气，由上述实验可以推出，硫酸铜溶液中可能含有酸性物质；

（2）由于SO2易溶于水，也能使液面上升，故应用等体积的水代替NaOH溶液进行对比实验，根据两组装置试管内液面高度差才能证明SO2与NaOH溶液发生了反应；

（3）设生成亚硫酸钠质量为x，

x＝12.6g，

反应后所得溶液的溶质质量分数为：×100%＝10%，

答：反应后所得溶液的溶质质量分数为10%。