Question

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，生成的是什么氣體呢？
[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溶液反應，生成Na₂SO₃和H₂O．濃硫酸是干燥劑，能吸水．
[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

用試管收集氣體，用帶火星的木條放在試管內，看是否復燃

．
（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：

S0₂+2NaOH═Na₂S0₃+H₂O

．
（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．

如果放出的是O₂和H₂的混合物，你認為方案中的安全隱患是

可能會發生爆炸

．
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，移到酒精燈火焰上方，松開拇指

，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；停止通氣，再次稱量裝置A，發現質量不變．
結論：（4）鐵粉與硫酸銅溶液反應時，產生的氣體是

氫氣

．
（5）寫出H₂還原CuO的化學方程式：

H₂+CuO

△   .

Cu+H₂O

．
[思維拓展]
（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

二氧化硫能夠溶于水，也會造成液面上升

．

Answer 1

分析：[方案設計]（1）根據氧氣能夠支持燃燒，能使帶火星的木條復燃的性質進行解答．
（2）S0₂與NaOH反應生成亞硫酸鈉和水，可以據此完成解答．
（3）若氫氣混有空氣遇火或加熱會發生爆炸、然后結合氫氣的驗純方法進行解答．
[實驗探究]（4）運用氫氣的還原性解答．
（5）根據氫氣和氧化銅反應生成銅和水進行解答．
[思維拓展]（6）運用空氣中的二氧化碳也能和氫氧化鈉反應解答．

解答：解：[方案設計]（1）氧氣支持燃燒能使帶火星的木條復燃，所以用帶火星的木條伸入收集的氣體中若復燃說明是氧氣；
（2）S0₂與NaOH反應生成亞硫酸鈉和水，該反應的化學方程式為：S0₂+2NaOH═Na₂S0₃+H₂O；
（3）氫氣不純遇火或加熱會發生爆炸，檢驗氫氣的純度要先收集一試管氣體，用拇指堵住試管口迅速移近酒精燈，若不發出尖銳的爆鳴聲證明較為純凈可以使用；
[實驗探究]（4）根據題中信息一段時間后，發現表面含Cu0的銅網由黑色變為光亮的紅色，說明氣體中有還原性氣體，在氧氣、氫氣和二氧化硫中只有氫氣具有還原性能和金屬氧化物反應生成金屬單質，所以可以判斷生成的氣體為氫氣；
（5）氫氣和氧化銅加熱生成銅和水，該反應的化學方程式為：H₂+CuO

△   .

Cu+H₂O；
[思維拓展]（6）二氧化碳也能溶于水，同樣回產生壓強差而使試管中的液面會上升．
故答案為：（1）用試管收集氣體，用帶火星的木條放在試管內，看是否復燃；
（2）S0₂+2NaOH═Na₂S0₃+H₂O；
（3）可能會發生爆炸；堵住試管口，移到酒精燈火焰上方，松開拇指；尖銳的爆鳴聲；
（4）氫氣；
（5）H₂+CuO

△   .

Cu+H₂O；
（6）二氧化硫能夠溶于水，也會造成液面上升．

點評：根據已有知識，在情景相似的情況下，進行知識地大膽遷移，是解決新問題的一種重要方法．