Question

10．請你參與下列實驗探究：
【問題情景】某科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．于是，同學們提出問題：生成的是什么氣體？
【提出猜想】從物質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，收集一瓶該氣體，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實驗時在B裝置中易發生爆炸事故．
【實驗探究】經丙同學檢驗確認安全后，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；停止通氣，再次稱量裝置A，發現質量無增減．
結論：鐵粉與硫酸銅溶液反應時，產生的氣體是H₂．

【思維拓展】
①由上述實驗可以推出，硫酸銅溶液中可能含有酸性（選填：“酸性”、“堿性”或“中性”）物質．
②不通過稱量，如何判斷SO₂與NaOH溶液發生了反應呢？有一同學設計了圖2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，也能使液面上升．要得到科學嚴謹的結論，仍利用該裝置，補做的實驗是將NaOH溶液換成水做對比實驗．

Answer 1

分析 本題是一道綜合實驗題，考察了氧氣的檢驗方法，氫氣的使用注意驗純，以及根據質量守恒定律來檢驗氣體中是否有二氧化硫等問題．

解答 （1）氧氣能夠支持燃燒，所以我們用帶火星的木條試驗，若木條復燃，說明是氧氣．故答案為：用帶火星的木條試驗，看木條是否復燃；
（2）根據題意，化學方程式為：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，那么易燃的氫氣在經過B的玻璃管時，與空氣混合容易引發爆炸，所以我認為方案中的安全隱患實驗時在B 裝置中易發生爆炸事故；裝置A反應前后質量無增減，說明氣體中沒有SO₂，
【實驗探究】一段時間后，表面含CuO的銅網由黑色變為光亮的紅色，說明遇到了氫氣，氫氣能夠還原氧化銅，也沒有氧氣，在有氧氣的時候，銅粉會被氧化，所以，鐵粉與硫酸銅溶液反應時，產生的氣體是H₂．
【思維拓展】（1）金屬能夠和酸反應放出氫氣，但是這里只有硫酸銅鹽溶液，說明該鹽溶液顯酸性，故答案是酸性．
（2）發現試管內液面上升，就得出SO₂與NaOH溶液發生反應的結論，這一方案不嚴謹，因為SO₂易溶于水，所以可能跟NaOH溶液中的水反應也可以使液面上升，故理由是SO₂易溶于水，也能使液面上升；要得到科學嚴謹的結論，仍利用該裝置，補做的實驗是將NaOH溶液換成水做對比實驗，若換成水后倒吸的量沒有NaOH溶液倒吸的多，能夠說明SO₂與NaOH溶液發生反應．
故答為：【方案設計】（1）用帶火星的木條試驗，看木條是否復燃；
（2）SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O；
（3）實驗時在B 裝置中易發生爆炸事故；
【實驗探究】H₂【思維拓展】（1）酸性；（2）SO₂易溶于水，也能使液面上升、將NaOH溶液換成水做對比實驗

點評 該題是一道不錯的綜合實驗題，不但考察了氣體的檢驗，還考查了質量守恒定律的應用，一道中檔題．