Question

【題目】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？

【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_____________________。

（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____________________。

（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______________。

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________________，若不發出_____________，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；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____________。

【思維拓展】

（1）由上述實驗可以推出，硫酸銅溶液中可能含有__________物質。

（2）不通過稱量，如何判斷？有一同學設計了如圖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____________________。要得到科學嚴謹的結論，仍利用該裝置，補做的實驗是____________________。

（3）假如6.4克SO2與119.6克NaOH溶液恰好完全反應，求反應后所得溶液的溶質質量分數。_______________

Answer 1

【答案】 用帶火星的木條試驗，看木條是否復燃 SO2＋2NaOH =Na2CO3＋H2O 容易引起裝置爆炸 堵住試管口，靠近火焰點火 尖銳的爆鳴聲 H2_ 酸性 SO2易溶于水，也能使液面上升 將NaOH溶液換成水做對比試驗 設反應生成的Na2CO3的質量為

SO2＋2NaOH = Na2CO3＋H2O

64 126

6.4g

答：反應后所得溶液的溶質質量分數為10%。

【解析】【方案設計】（1）用帶火星的小木條檢驗氧氣。把帶火星的小木條伸入集氣瓶中，若帶火星的小木條復燃，則證明是氧氣；（2）根據資料可知二氧化硫與氫氧化鈉反應生成Na2SO3和水，反應的化學方程式表示為：SO2＋2NaOH==Na2SO3＋H2O；（3）氫氣具有可燃性，若不純可能會發生爆炸；故點燃前要驗純，方法是：收集一試管氣體，用拇指堵住試管口，靠近火焰點火，若不發出尖銳的爆鳴聲，則證明氣體較純，則可采用上面的裝置進行實驗；【實驗探究】由實驗現象“發現表面含CuO的銅網由黑色變為光亮的紅色”，說明該氣體具有還原性，故鐵粉與硫酸銅溶液反應時，產生的氣體是氫氣；【思維拓展】（1）金屬只有與酸反應才會生成氫氣，故可以推出，硫酸銅溶液中可能含有酸性物質；（2）由提供的資料可知二氧化硫易溶于水，即若二氧化硫不能與氫氧化鈉反應也能使液面上升；故要證明二氧化硫與氫氧化鈉發生了反應可做對比實驗，即將NaOH溶液換成水，觀察液面上升的位置，若液面上升較少則證明二氧化硫與氫氧化鈉發生了反應；（3）利用化學方程式：SO2＋2NaOH==Na2SO3＋H2O，根據二氧化硫與亞硫酸鈉反應的質量比即可計算出生成的亞硫酸鈉的質量。

設生成的亞硫酸鈉的質量為x；

SO2 ＋ 2NaOH == Na2SO3 ＋ H2O

64 126

6.4g x

x=12.6g

反應后溶液的質量=6.4g+119.6g=126g

反應后所得溶液的溶質質量分數= 10%

答：反應后所得溶液的溶質質量分數為10%。