Question

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？
[提出猜想]小组同学猜想放出的气体可能是SO₂、O₂、H₂．做出以上猜想的依据是    ．
[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图1组合实验方案，排除和验证猜想的气体．
装置B中浓硫酸的作用是    ，如果放出的是O₂和H₂，你认为方案中存在的安全隐患是    ．
经丙同学确认安全后（即不含O₂），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，质量无增减．
[得出结论]：铁粉与硫酸铜溶液反应时，产生的气体是    ．
（4）若不通过称量，如何判断SO₂与NaOH溶液发生了反应？丁同学设计了如图2所示的装置进行实验，发现试管内液面上升，得出SO₂与NaOH溶液发生反应的结论．你认为这一方案是否严谨，并说明理由．若不严谨，仍利用该装置，你认为应该补做什么实验？

Answer

进行猜想要考虑到反应前后元素种类不变，（1）根据氧气的助燃性考虑；（2）根据方程式的写法考虑；（3）根据浓硫酸具有吸水性，点燃可燃性气体和氧气的混合物容易发生爆炸；（4）根据二氧化硫易溶于水来考虑压强减小原因，再利用对比实验进行考虑．
【解析】
铁粉投入硫酸铜溶液中，反应前含有S、O、H元素，依据质量守恒定律可以得出猜想．
（1）检验氧气可利用其特性，能使带火星的木条复燃；
（2）SO2与NaOH反应的反应物是二氧化硫和氢氧化钠，生成物是亚硫酸钠和水，用观察法配平；
（3）浓硫酸具有吸水性，故装置B中浓硫酸的作用是吸收水蒸气；如果放出的是O2和H2，若在气体爆炸极限内时，点燃可能会发生爆炸；H2可以使CuO还原成红色的Cu，A装置质量不变说明没有SO2，故产生的气体为H2；
（4）由于SO2易溶于水，也能使液面上升，故应用等体积的水代替NaOH溶液进行对比实验，根据两组装置试管内液面高度差才能证明SO2与NaOH溶液发生了反应．
故答案为：质量守恒定律（或反应前后元素种类不变）
（1）用带火星的木条检验，看木条是否复燃
（2）SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O
（3）吸收水蒸气或干燥气体；   实验时在C装置中易发生爆炸事故；H2
（4）不严谨  SO2易溶于水，也能使液面上升； 用等体积的水代替NaOH溶液进行对比实验．