题目内容

10．请你参与下列实验探究：
【问题情景】某科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．于是，同学们提出问题：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】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，收集一瓶该气体，检验方法是用带火星的木条试验，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SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O．
（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．如果放出的是O2和H2，你认为方案中的安全隐患是实验时在B装置中易发生爆炸事故．
【实验探究】经丙同学检验确认安全后，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，发现质量无增减．
结论：铁粉与硫酸铜溶液反应时，产生的气体是H2．

【思维拓展】
①由上述实验可以推出，硫酸铜溶液中可能含有酸性（选填：“酸性”、“碱性”或“中性”）物质．
②不通过称量，如何判断SO2与NaOH溶液发生了反应呢？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SO2易溶于水，也能使液面上升．要得到科学严谨的结论，仍利用该装置，补做的实验是将NaOH溶液换成水做对比实验．

分析 本题是一道综合实验题，考察了氧气的检验方法，氢气的使用注意验纯，以及根据质量守恒定律来检验气体中是否有二氧化硫等问题．

解答 （1）氧气能够支持燃烧，所以我们用带火星的木条试验，若木条复燃，说明是氧气．故答案为：用带火星的木条试验，看木条是否复燃；
（2）根据题意，化学方程式为：SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O；
（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．如果放出的是O2和H2，那么易燃的氢气在经过B的玻璃管时，与空气混合容易引发爆炸，所以我认为方案中的安全隐患实验时在B 装置中易发生爆炸事故；装置A反应前后质量无增减，说明气体中没有SO2，
【实验探究】一段时间后，表面含CuO的铜网由黑色变为光亮的红色，说明遇到了氢气，氢气能够还原氧化铜，也没有氧气，在有氧气的时候，铜粉会被氧化，所以，铁粉与硫酸铜溶液反应时，产生的气体是H2．
【思维拓展】（1）金属能够和酸反应放出氢气，但是这里只有硫酸铜盐溶液，说明该盐溶液显酸性，故答案是酸性．
（2）发现试管内液面上升，就得出SO2与NaOH溶液发生反应的结论，这一方案不严谨，因为SO2易溶于水，所以可能跟NaOH溶液中的水反应也可以使液面上升，故理由是SO2易溶于水，也能使液面上升；要得到科学严谨的结论，仍利用该装置，补做的实验是将NaOH溶液换成水做对比实验，若换成水后倒吸的量没有NaOH溶液倒吸的多，能够说明SO2与NaOH溶液发生反应．
故答为：【方案设计】（1）用带火星的木条试验，看木条是否复燃；
（2）SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O；
（3）实验时在B 装置中易发生爆炸事故；
【实验探究】H2【思维拓展】（1）酸性；（2）SO2易溶于水，也能使液面上升、将NaOH溶液换成水做对比实验

点评 该题是一道不错的综合实验题，不但考察了气体的检验，还考查了质量守恒定律的应用，一道中档题．

练习册系列答案
相关题目
18．如图装置可用于测定空气中氧气的含量，实验前在集气瓶内加入少量水，并做上记号．下列说法中不正确的是（　　）
A．集气瓶内加入少量水可防止瓶底炸裂
B．红磷燃烧产生大量的白雾，火焰熄灭后立刻打开弹簧夹
C．实验时，点燃的红磷要立即伸入集气瓶中，并塞紧橡皮塞
D．该实验所用红磷的量不足可能造成气体减少的体积小于五分之一
19．下列变化中属于化学变化的是（　　）
A．汽油挥发B．蜡烛熔化C．热胀冷缩D．铁钉生锈
16．对A1、Ag、Cu三种金属活动性顺序的探究，下列所选试剂组不可行的是②
①Al、Ag、CuSO4溶液
②Cu、Ag、Al2（SO4）3溶液
③Cu、Al2（SO4）3溶液、AgNO3溶液．
5．某校研究性学习小组在做“寻找新的催化剂”课题时，发现将生锈的铁钉放到过氧化氢溶液中，也可以加快过氧化氢的分解速率．
（1）提出问题：什么物质是该反应催化剂？
催化剂能改变化学反应的速率，而本身的质量和化学性质 都不改变
（2）猜想与假设：下面是组内两位同学所作的猜想，请你完成小华的猜想．
【假设一】小芳同学：锈铁钉表面的氧化铁是H2O2溶液分解反应的催化剂．
【假设二】小华同学：锈铁钉里的铁是H2O2溶液分解反应的催化剂．
（3）实验与结论：
实验操作实验现象实验结论
实验I：把一定质量的氧化铁粉末加入到装有10mL5%的过氧化氢溶液的试管中，并用一根带火星的小木条置于试管口，观察现象．
产生大量气泡，带火星的木条复燃		 假设一成立
实验Ⅱ：取10mL5%的过氧化氢溶液于另一支试管中，加入铁单质，并用一根带火星的小木条置于试管口，观察现象．无现象假设二不成立（填“成立”或“不成立”）
（4）讨论交流：同学们讨论后认为，小芳的“实验I”还不完善需要改进和补充，理由是：该实验只验证了氧化铁改变了过氧化氢分解的速率，并未验证其在反应前后的质量和化学性质未发生改变（合理即可）．
15．锰及其化合物在生产中有重要作用．有如下反应：
①3MnO2+4Al $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3Mn+2Al2O3；
②2MnO2+O2+4KOH═2K2MnO4+2H2O
③3K2MnO4+2H2SO4═2KMnO4+2K2SO4+X+2H2O
请回答下列问题：
（1）反应③中X的化学式为MnO2．在上述反应中，属于置换反应的是①，反应前后锰元素化合价只升高不降低的是②．
（2）加热氯酸钾与MnO2的混合物可制得氧气．反应的化学方程式是2KClO3 $\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O2↑．
（3）MnO2是制作超级电容器的材料．MnSO4溶液与锰酸钾溶液发生反应生成MnO2和K2SO4，反应的化学方程式是MnSO4+K2MnO4═2MnO2+K2SO4．．
2．根据如图1装置，回答有关问题：

（1）装置图中仪器a的名称为集气瓶．
（2）采用加热氯酸钾和二氧化锰的混合物制取氧气，可选用的发生装置是A，反应的文字表达式为氯酸钾$→_{加热}^{二氧化锰}$氯化钾+氧气；（写符号表达式亦可）
（3）若用G装置采用排空气法收集氧气，氧气应从b进；（选“b”或“c”）
（4）质量相等的两份药品a和b，a是混有少量二氧化锰的氯酸钾，b是纯净的氯酸钾，将药品分别加热，则收集到氧气的质量随反应时间变化的图象（图2）如下，其中正确的是D；
（5）收集一瓶氧气，放置一段时间后得到气体甲，某兴趣小组设计使用暖宝宝贴来测定气体甲中氧气的含量，已知暖宝宝贴（主要成分是铁粉）的热量来源于铁粉的缓慢氧化（即铁的生锈），实验开始前的装置如图3所示，实验后从量筒中流入集气瓶（容积为250mL）中的水的体积为69mL（铁粉生锈消耗的水忽略不计）
①关于该实验，下列说法中错误的是AD．
A．如果装置漏气，会使测量结果偏大
B．实验过程中，温度计的示数先升高后降低至室温
C．等温度计的读数恢复至室温后才能记录量筒内剩余的体积
D．读数时，视线与凹液面的最高处保持相平
②通过该实验测得气体甲中氧气的体积分数为30%．
19．下列事实用分子观点解释正确的是（　　）
A．油菜花旁香味浓郁证明分子在不断运动
B．蔗糖是白色固体说明分子肉眼可看见
C．干冰升华说明分子可以再分
D．水结冰体积膨胀因为分子体积变大了
20．下列不属于常用危险化学品标志的是（　　）
A．B．C．D．

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