Question

（9分）請你參與下列探究：
【問題情景】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】從元素守恒的角度，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       。
老師說：化學反應中，一種元素的化合價升高，肯定有元素的化合價降低，這是科學規律。丙同學根據老師這句話，說：“肯定不是       ” 。
【實驗探究】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。
結論：鐵粉與硫酸銅溶液反應時，產生的氣體是_________________。
寫出B裝置中發生化學反應的方程式_______________。
【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SO₂與NaOH溶液發生了反應呢？丁同學設計了右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______________。

Answer 1

【方案設計】
（1）用帶火星的木條試驗，木條復燃則是氧氣  
（2）SO₂ + 2 NaOH = Na₂SO₃ + H₂O
（3）實驗時在B處易發生爆炸事故    氧氣
【實驗探究】H₂    H₂+CuOCu+H₂O
【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

試題分析：【方案設計】（1）氧氣的檢驗方法是：用帶火星的木條放入氣體中，如果木條能夠復燃說明是氧氣；
（2）SO₂與NaOH反應生成亞硫酸鈉和水，故反應的化學方程式為SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O；
（3）如果可燃性氣體不純，在點燃或加熱時可能會爆炸，而如果放出的是O₂和H₂的混合氣體，則在實驗時在B處加熱時，易發生爆炸事故；
根據“化學反應中，一種元素的化合價升高，肯定有元素的化合價降低”分析：若生成的氣體是氧氣，由于O元素的化合價由-2升高到0，則必定有H或S元素化合價降低，即同時會產生氫氣或二氧化硫氣體，因此，所得氣體就不是氧氣；
【實驗探究】由于表面含CuO的銅網由黑色變為光亮的紅色，說明有還原性氣體參與反應，即氫氣，氫氣還原氧化銅生成銅和水，故反應的化學方程式為H₂+CuOCu+H₂O；
【思維拓展】（1）因為有氫氣生成，而題干提供的信息是“鐵粉投入硫酸銅溶液中”，故應該是鐵與酸反應產生了氫氣，即硫酸銅溶液中含有酸性物質；
（2）由于SO₂不僅易溶于水，而且能與水反應，故也會造成試管內壓強減小，也能使液面上升，所以不能得出SO₂與NaOH溶液發生反應的結論；為了更嚴謹，應將氫氧化鈉溶液換成水，進行對比實驗，觀察二氧化硫與水反應時液面上升的情況，再下結論。
點評：在解此類題時，首先要會分析題中所涉及的反應原理，然后結合反應原理和計算所要用到的數據進行分析解答。對于驗證型實驗探究，要熟記物質的性質或變化規律，根據給出的實驗設計方案，進行實驗、分析和探究，并通過觀察、記錄和分析的實驗現象，來驗證該物質的性質或變化規律等。