题目内容

13．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，生成的是什么气体呢？
【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或CO2．
【查阅资料】SO2易溶于水，它能与NaOH反应，该反应与CO2和NaOH的反应相同．
【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）甲同学认为猜想中的一种气体是不可能的，这种气体是二氧化碳．
（2）乙同学认为可能是SO2．他所设计的实验是：将放出的气体通入盛有NaOH溶液的洗气瓶，通过称量通气前后洗气瓶质量的变化即可判断是否有SO2．写出SO2与NaOH反应的化学方程式2NaOH+SO2═Na2SO3+H2O．
（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：

如果放出的气体是O2和H2，你认为方案中可能存在的安全隐患是发生爆炸．
【实验探究】①实验开始时，小组同学首先对装置A进行称量；
②将收集到的气体从a通入一段时间后，再点燃C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．C处试管中发生反应的化学方程式CuO+H2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Cu+H2O．
（4）结论：①铁粉放入硫酸铜溶液时，产生的气体是氢气．②由上述实验可以推出，硫酸铜溶液中可能含有酸性物质．
【实验反思】（5）如果撤去B装置，直接连接A和C，对以上实验结论是否有影响无影响．
【思维拓展】（6）①根据以上结论取一定量的该硫酸铜溶液于试管中加入过量的氢氧化钠溶液，产生沉淀的质量和氢氧化钠溶液质量关系图正确的是下列图3图示中的B．

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，理由是二氧化硫易溶于水，压强减小，试管中液面也会上升．要得到科学严谨的结论，仍利用该装置，补做的实验是将烧杯中NaOH溶液换成水做对比实验．

分析 （1）反应前后元素种类不变；
（2）氢氧化钠和二氧化硫反应生成亚硫酸钠和水；
（3）氢气和氧气混合达到一定程度时，遇明火会发生爆炸；
加热条件下，氧化铜和氢气反应生成铜和水；
（4）铁能和显酸性的物质反应生成氢气；
通过对比试验可以判断相关方面的问题．

解答 解：（1）甲同学认为猜想中的一种气体是不可能的，这种气体是二氧化碳，因为反应物中不含有碳元素．
故填：二氧化碳．
（2）SO2与NaOH反应的化学方程式为：2NaOH+SO2═Na2SO3+H2O．
故填：2NaOH+SO2═Na2SO3+H2O．
（3）如果放出的气体是O2和H2，方案中可能存在的安全隐患是发生爆炸．
故填：发生爆炸．
C处试管中，氧化铜和氢气反应生成生成铜和水，发生反应的化学方程式为：CuO+H2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Cu+H2O．
故填：CuO+H2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Cu+H2O．
（4）结论：①铁粉放入硫酸铜溶液时，产生的气体是氢气．
故填：氢气．
②由上述实验可以推出，硫酸铜溶液中可能含有酸性物质．
故填：酸性．
（5）如果撤去B装置，直接连接A和C，不影响氢气和氧化铜反应，因此对以上实验结论是否有影响无影响．
故填：无影响．
（6）①根据以上结论取一定量的该硫酸铜溶液于试管中加入过量的氢氧化钠溶液时，氢氧化钠先和酸性物质反应，当酸性物质完全反应后，氢氧化钠再和硫酸铜反应生成沉淀氢氧化铜和硫酸钠，因此产生沉淀的质量和氢氧化钠溶液质量关系图正确的是下列图3图示中的B．
故填：B．
②其他同学认为这一方案不严谨，理由是二氧化硫易溶于水，压强减小，试管中液面也会上升；
要得到科学严谨的结论，仍利用该装置，补做的实验是将烧杯中NaOH溶液换成水做对比实验．
故填：二氧化硫易溶于水，压强减小，试管中液面也会上升；将烧杯中NaOH溶液换成水做对比实验．

点评 合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础．

练习册系列答案
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