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）放出的氣體可能是SO2、O2、H2，提出猜想的依據是：_____。

（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圖1組合實驗方案，排除和驗證猜想的氣體。

（實驗探究）

①實驗開始時，先將收集到的氣體從a通入一段時間后，再點燃C處酒精燈；這樣操作的目的是：_____。

②確認安全后，小組同學首先對裝置A 進行稱量；

③實驗過程中，發現表面含CuO 的銅網由黑色變為光亮的紅色；

④實驗結束后，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_____。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】質量守恒定律。 用帶火星的木條檢驗，看木條是否復燃 SO2+2NaOH＝Na2SO3+H2O 排盡裝置內的空氣，防止加熱時發生爆炸 氫氣 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 10%

【解析】

鐵粉投入硫酸銅溶液中，反應前含有S、O、H元素，依據質量守恒定律可以得出猜想；

（1）檢驗氧氣可利用其特性，能使帶火星的木條復燃；

（2）SO2與NaOH反應的反應物是二氧化硫和氫氧化鈉，生成物是亞硫酸鈉和水，用觀察法配平；

[實驗探究]O2和H2的混合氣體，若在氣體爆炸極限內時，點燃可能會發生爆炸；先將收集到的氣體從a通入一段時間后，再點燃C處酒精燈，是為了排凈C中的氧氣，防止發生爆炸，H2可以使CuO還原成紅色的Cu，A裝置質量不變說明沒有SO2，故產生的氣體為H2；

[思維拓展]（1）鐵能與酸反應產生氫氣，由上述實驗可以推出，硫酸銅溶液中可能含有酸性物質；

（2）由于SO2易溶于水，也能使液面上升，故應用等體積的水代替NaOH溶液進行對比實驗，根據兩組裝置試管內液面高度差才能證明SO2與NaOH溶液發生了反應；

（3）設生成亞硫酸鈉質量為x，

x＝12.6g，

反應后所得溶液的溶質質量分數為：×100%＝10%，

答：反應后所得溶液的溶質質量分數為10%。