Question

2．请你参与下列探究．

【问题情景】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．
【查阅资料】SO₂易溶于水，它能与NaOH溶液反应，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图1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的混合物，你认为方案中的安全隐患是实验时在B处易发生爆炸事故．
丙同学认为：为确保安全，实验前应先进行验纯操作．
【实验探究】经丙同学确认安全后，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，发现质量不变．
【结论】（1）铁粉与硫酸铜溶液反应时，产生的气体是H₂．
（2）写出该气体与CuO反应的化学方程式：H₂+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H₂O．
【思维拓展】
（1）由上述实验可以推出，硫酸铜溶液显酸（选填“酸”或“碱”）性．
（2）不通过称量，如何判断SO₂与NaOH溶液发生了反应呢？有一同学设计了如图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．

Answer 1

分析 【方案设计】
（1）根据氧气支持燃烧能使带火星的木条复燃解答；
（2）根据S0₂与NaOH反应生成亚硫酸钠和水书写方程式；
（3）根据氢气不纯遇火或加热会发生爆炸解答；
【实验探究】
（1）根据氢气的还原性并结合题意分析解答；
（2）根据氢气和氧化铜反应生成铜和水书写方程式；
【思维拓展】
（1）根据铁和硫酸铜反应能生成氢气解答；
（2）根据资料：SO₂易溶于水，它能与NaOH溶液反应，生成Na₂SO₃解答．

解答 解：【方案设计】（1）由于氧气具有助燃性能使带火星的木条复燃，所以用带火星的木条检验，看是否复燃；
（2）SO₂与NaOH反应的反应物是SO₂和NaOH，生成物是亚硫酸钠和水，再通过观察法进行配平即可；
（3）由于氢气具有可燃性，氧气具有助燃性，所以加热它们的混合物容易发生爆炸；
【实验探究】结论：（1）根据题中信息：一段时间后，发现表面含Cu0的铜网由黑色变为光亮的红色，说明气体中有还原性气体，在氧气、氢气和二氧化硫中只有氢气具有还原性；
（2）氢气与氧化铜反应生成铜和水，方程式是：H₂+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H₂O；
【思维拓展】（1）要想产生氢气必须是金属与酸反应，所以硫酸铜溶液显酸性；
（2）由于SO₂溶于水中能与水反应生成亚硫酸，也会导致试管内气压减小，使液面上升，因此要将NaOH溶液换成水做对比实验观察现象进行对比；
故答案为：
【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处易发生爆炸事故；
【实验探究】（1）H₂；    （2）H₂+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H₂O；
【思维拓展】（1）酸；     （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 本题考查了学生根据已有知识，根据物质的性质等，结合题意分析和解决问题的能力．