Question

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和H₂O。浓硫酸是干燥剂，能吸水。

【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                            。

(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：                              。

(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的混合物，你认为方案中的安全隐患是                       。

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                        ，若不发出　　　　    　　　　，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，发现质量不变。

结论：(4)铁粉与硫酸铜溶液反应时，产生的气体是　　           　　。

(5)写出H₂还原CuO的化学方程式：                        。

【思维拓展】

（6） 不通过称量，如何判断SO₂与NaOH溶液发生了反应呢？有一同学设计了右图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　　　　　　 　　　　　　　。

Answer

（1）用试管收集气体，用带火星的木条放在试管内，看是否复燃。

（2）SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O

（3）可能会发生爆炸   堵住试管口，移到酒精灯火焰上方，松开拇指    尖锐的爆鸣声

（4）氢气/H2

（5）H2+CuOCu+H2O

（6）也可能是二氧化硫溶于水造成的液面上升

【解析】

试题分析：（1）氧气支持燃烧，能使带火星的木条复燃；故用带火星的木条伸入收集的气体中，若复燃，说明是氧气。

（2）根据题意可知，S02与NaOH反应生成亚硫酸钠和水，故反应的化学方程式为S02+2NaOH=Na2S03+H2O。

（3）氢气不纯遇火或加热时，有可能会发生爆炸；检验氢气的纯度要先收集一试管气体，用拇指堵住试管口移到酒精灯火焰上方，松开拇指点火，若不发出尖锐的爆鸣声证明较为纯净，可以使用。

（4）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”，说明气体中含有还原性气体；在氧气、氢气和二氧化硫三种气体中，只有氢气具有还原性，能和金属氧化物反应生成金属单质。

（5）氢气和氧化铜加热生成铜和水，故反应的化学方程式为H2+CuOCu+H2O

（6）根据题干中给出的信息可知，二氧化硫易溶于水，使试管中的气压减小，试管中液面上升；另外，由于空气中的二氧化碳也能和氢氧化钠反应，使试管中的气压减小，试管中液面上升。

考点：实验探究物质的性质或变化规律，氧气的检验和验满，碱的化学性质，氢气的化学性质，氢气、一氧化碳、甲烷等可燃气体的验纯