Question

19．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？请你参与下列探究：
【提出猜想】从物质组成元素的角度，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探究方案

（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，你认为方案中的安全隐患是B装置加热可能发生爆炸．
丙同学认为：为确保安全，实验前应先收集一试管气体，用拇指堵住试管口，管口向下移近火焰，若不发出尖锐的爆鸣声，方可采用上面的装置进行实验．
【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，发现质量无增减．
【探究结论】
（4）铁粉与硫酸铜溶液反应时，产生的气体是H₂．
【拓展延伸】
（5）由上述实验可以推出，硫酸铜溶液中可能含有的物质是酸．
（6）不通过称量，如何判断S0₂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S0₂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．
要得到科学严谨的结论，仍利用该装置，补做的实验是用SO₂和水做一个对比试验．

Answer 1

分析 铁是一种活动性较强的金属，可以与酸反应产生氢气，产生的氢气具有可燃性和还原性，若不纯点燃或加热易爆炸，可以用来还原某些金属氧化物，铁还可以与硫酸铜溶液反应，置换出其中的铜；氧气能使带火星的木条复燃；二氧化硫是酸性气体，能与碱反应生成盐和水．

解答 解：
（1）氧气具有助燃性，更是带火星的木条复燃，所以本题答案为：用带火星的木条试验，看木条是否复燃；
（2）二氧化硫是酸性气体，可以与碱氢氧化钠反应生成亚硫酸钠和水，故本题答案为：SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O，
（3）氢气具有可燃性，如若不纯，点燃或加热时易产生爆炸事故，所以使用前要注意验纯，一般采用小试管收集点燃的方法，不纯时能发出尖锐的爆鸣声，故本题答案为：实验时剩余气体B通过加热的试管易发生爆炸事故，堵住试管囗，靠近火焰点火，尖锐的爆鸣声；
（4）未发出爆鸣声，说明不含有氧气，称量NaOH溶液，发现质量无增减，说明不含二氧化硫，表面含CuO的铜网由黑色变为光亮的红色，说明氧化铜被还原为铜，故产生的气体为氢气，所以本题答案为：H₂
（5）根据现象推断，产生的气体为氢气，而铁是与酸反应产生氢气，所以推断此硫酸铜溶液中含有酸性物质，故本题答案为：酸性．
（6）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S0₂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；要得到科学严谨的结论，仍利用该装置，补做的实验是用SO₂和水做一个对比试验．
答案：
（1）用带火星的木条试验，看木条是否复燃；
（2）SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O； 
（3）B装置加热可能发生爆炸； 尖锐的爆鸣声；
（4）H₂；
（5）酸   
（6）SO₂易溶于水；  用SO₂和水做一个对比试验．

点评 本题综合考查了金属的化学性质、氧气的检验、使用氢气的注意事项以及碱的部分性质，常见气体的鉴别主要有氧气、二氧化碳、氮气、氢气、空气等，选择鉴别方法时，要根据气体性质的差异．