Question

2．請你參與下列探究．

【問題情景】某化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)將鐵粉投入硫酸銅溶液中，發(fā)現(xiàn)生成紅色固體物質(zhì)的同時，有較多的氣泡放出．這一現(xiàn)象激發(fā)起同學(xué)們的探究欲望，生成的是什么氣體呢？
【提出猜想】從物質(zhì)組成元素的角度分析，放出的氣體可能是SO₂、O₂、H₂．
【查閱資料】SO₂易溶于水，它能與NaOH溶液反應(yīng)，生成Na₂SO₃．
【方案設(shè)計(jì)】依據(jù)上述猜想，實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)分別設(shè)計(jì)了如下方案：
（1）甲同學(xué)認(rèn)為是O₂，則檢驗(yàn)方法是用帶火星的木條試驗(yàn)，看木條是否復(fù)燃．
（2）乙同學(xué)認(rèn)為是SO₂，則只需將放出的氣體通入盛有NaOH溶液的洗氣瓶中，稱量通氣前后洗氣瓶的質(zhì)量．寫出SO₂與NaOH反應(yīng)的化學(xué)方程式：SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O．
（3）實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)合作設(shè)計(jì)了如圖1組合實(shí)驗(yàn)方案，排除和驗(yàn)證猜想的氣體．如果放出的是O₂和H₂的混合物，你認(rèn)為方案中的安全隱患是實(shí)驗(yàn)時在B處易發(fā)生爆炸事故．
丙同學(xué)認(rèn)為：為確保安全，實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先進(jìn)行驗(yàn)純操作．
【實(shí)驗(yàn)探究】經(jīng)丙同學(xué)確認(rèn)安全后，小組同學(xué)首先對裝置A進(jìn)行稱量，再將收集到的氣體從a通入，過一會兒點(diǎn)燃B處酒精燈；一段時間后，發(fā)現(xiàn)表面含CuO的銅網(wǎng)由黑色變?yōu)楣饬恋募t色；停止通氣，再次稱量裝置A，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量不變．
【結(jié)論】（1）鐵粉與硫酸銅溶液反應(yīng)時，產(chǎn)生的氣體是H₂．
（2）寫出該氣體與CuO反應(yīng)的化學(xué)方程式：H₂+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H₂O．
【思維拓展】
（1）由上述實(shí)驗(yàn)可以推出，硫酸銅溶液顯酸（選填“酸”或“堿”）性．
（2）不通過稱量，如何判斷SO₂與NaOH溶液發(fā)生了反應(yīng)呢？有一同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖2所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)試管內(nèi)液面上升，就得出SO₂與NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)的結(jié)論．其他同學(xué)認(rèn)為這一方案不嚴(yán)謹(jǐn)，理由是SO₂易溶于水，也能使液面上升．要得到科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕Y(jié)論，仍利用該裝置，補(bǔ)做的實(shí)驗(yàn)是將NaOH溶液換成水做對比實(shí)驗(yàn)．

Answer 1

分析 【方案設(shè)計(jì)】
（1）根據(jù)氧氣支持燃燒能使帶火星的木條復(fù)燃解答；
（2）根據(jù)S0₂與NaOH反應(yīng)生成亞硫酸鈉和水書寫方程式；
（3）根據(jù)氫氣不純遇火或加熱會發(fā)生爆炸解答；
【實(shí)驗(yàn)探究】
（1）根據(jù)氫氣的還原性并結(jié)合題意分析解答；
（2）根據(jù)氫氣和氧化銅反應(yīng)生成銅和水書寫方程式；
【思維拓展】
（1）根據(jù)鐵和硫酸銅反應(yīng)能生成氫氣解答；
（2）根據(jù)資料：SO₂易溶于水，它能與NaOH溶液反應(yīng)，生成Na₂SO₃解答．

解答 解：【方案設(shè)計(jì)】（1）由于氧氣具有助燃性能使帶火星的木條復(fù)燃，所以用帶火星的木條檢驗(yàn)，看是否復(fù)燃；
（2）SO₂與NaOH反應(yīng)的反應(yīng)物是SO₂和NaOH，生成物是亞硫酸鈉和水，再通過觀察法進(jìn)行配平即可；
（3）由于氫氣具有可燃性，氧氣具有助燃性，所以加熱它們的混合物容易發(fā)生爆炸；
【實(shí)驗(yàn)探究】結(jié)論：（1）根據(jù)題中信息：一段時間后，發(fā)現(xiàn)表面含Cu0的銅網(wǎng)由黑色變?yōu)楣饬恋募t色，說明氣體中有還原性氣體，在氧氣、氫氣和二氧化硫中只有氫氣具有還原性；
（2）氫氣與氧化銅反應(yīng)生成銅和水，方程式是：H₂+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H₂O；
【思維拓展】（1）要想產(chǎn)生氫氣必須是金屬與酸反應(yīng)，所以硫酸銅溶液顯酸性；
（2）由于SO₂溶于水中能與水反應(yīng)生成亞硫酸，也會導(dǎo)致試管內(nèi)氣壓減小，使液面上升，因此要將NaOH溶液換成水做對比實(shí)驗(yàn)觀察現(xiàn)象進(jìn)行對比；
故答案為：
【方案設(shè)計(jì)】
（1）用帶火星的木條試驗(yàn)，看木條是否復(fù)燃；                                                    
（2）SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O；    
（3）實(shí)驗(yàn)時在B處易發(fā)生爆炸事故；
【實(shí)驗(yàn)探究】（1）H₂；    （2）H₂+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H₂O；
【思維拓展】（1）酸；     （2）SO₂易溶于水，也能使液面上升；   將NaOH溶液換成水做對比實(shí)驗(yàn)．

點(diǎn)評 本題考查了學(xué)生根據(jù)已有知識，根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)等，結(jié)合題意分析和解決問題的能力．