Question

5．某化學實驗小組同學將鐵粉投入硫酸銅溶液中，發現生成紅色固體物質的同時有較多的氣泡放出，這一現象激發起同學們的探究欲望，生成的是什么氣體？請你參與下列探究：
【提出猜想】從物質組成元素的角度，放出的氣體可能是SO₂、O₂、H₂．
【查閱資料】SO₂易溶于水，它能與NaOH反應生成Na₂SO₃．
【方案設計】依據上述猜想，實驗小組同學分別設計了如下方案：

（1）甲同學認為是O₂，則檢驗方法是用帶火星的木條試驗，看木條是否復燃．
（2）乙同學認為是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量．寫出SO₂與NaOH反應的化學方程式SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O．
（3）實驗小組同學合作設計了如下組合實驗方案，排除和驗證猜想的氣體．
如果放出的是O₂和H₂，你認為方案中的安全隱患是B裝置加熱可能發生爆炸，
丙同學認為：為確保安全，實驗前應先收集一試管氣體，用拇指堵住試管口，管口向下移近火焰，若不發出尖銳的爆鳴聲，方可采用上面的裝置進行實驗．
【實驗探究】經丙同學確認安全后，小組同學首先對裝置A進行稱量，再將收集到的氣體從a通入，過一會兒點燃B處酒精燈；一段時間后，發現表面含CuO的銅網由黑色變為光亮的紅色，B裝置的尾部有水珠生成；停止通氣，再次稱量裝置A，發現質量無增減．
【探究結論】
（4）鐵粉與硫酸銅溶液反應時，產生的氣體是H₂．
【拓展延伸】
（5）由上述實驗可以推出，硫酸銅溶液中可能含有的物質是酸．
（6）不通過稱量，如何判斷SO₂與NaOH溶液發生了反應呢？有一同學設計了如圖C所示的裝置進行實驗，發現試管內液面上升，就得出SO₂與NaOH溶液發生反應的結論．其他同學認為這一方案不嚴謹，理由是SO₂易溶于水．要得到科學嚴謹的結論，仍利用該裝置，補做的實驗是用SO₂和水做一個對比試驗．

Answer 1

分析 【方案設計】（1）根據氧氣的助燃性來檢驗；（2）根據方程式的書寫方法來考慮；（3）根據氧氣和氫氣的性質和氫氣的驗純方法考慮．
【探究結論】通過前面的實驗進行排除即可；
【拓展延伸】
（1）要想產生氫氣要考慮金屬與酸反應；（2）根據二氧化硫的性質考慮；只要是不與二氧化硫反應的溶液就行，主要是對比實驗．

解答 解：
【方案設計】（1）由于氧氣具有助燃性能使帶火星的木條復燃，所以用帶火星的木條檢驗，看是否復燃；
（2）SO₂與NaOH反應的反應物是SO₂和NaOH，生成物是亞硫酸鈉和水，再通過觀察法進行配平即可；
（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生爆炸；在對氫氣驗純時如果聽到尖銳的爆鳴聲，說明不純，聽到噗的一聲，說明已經純了；
【探究結論】
由于不能使帶火星的木條復燃，所以不是氧氣，通過氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉溶液的質量沒有改變說明不是二氧化硫，所以只能是氫氣了；
【拓展延伸】
（1）要想產生氫氣必須是金屬與酸反應，所以硫酸銅溶液中可能含有硫酸或鹽酸；
（2）由于SO₂溶于水中能與水反應生成亞硫酸，也會導致試管內氣壓減小，使液面上升，因此要做一個對比試驗即可，所用溶液中的溶質不能與二氧化硫反應．
答案：
（1）用帶火星的木條試驗，看木條是否復燃；
（2）SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O； 
（3）B裝置加熱可能發生爆炸； 尖銳的爆鳴聲；
（4）H₂；  
（5）酸；
（6）SO₂易溶于水；  用SO₂和水做一個對比試驗．

點評 在判斷兩種物質反應后生成物是什么氣體時，要根據質量守恒定律來做出推斷，再進行逐一排除．