Question

5．请你参与下列探究：
【问题情景】某化学实验小组同学将铁粉投入硫酸铜溶液中，发现生成红色固体物质的同时有较多的气泡放出．这一现象激发起同学们的探究欲望，生成的是什么气体？
【提出猜想】从物质组成元素的角度，放出的气体可能是SO₂、O₂、H₂．
【查阅资料】SO₂易溶于水，它能与NaOH反应，生成Na₂SO₃．
【方案设计】依据上述猜想，实验小组同学分别设计了如下方案：
（1）甲同学认为是O₂，则检验方法是用带火星的木条试验，看木条是否复燃．
（2）乙同学认为是SO₂，则只需将放出的气体通入盛有NaOH溶液的洗气瓶中，称量通气前后洗气瓶的质量．写出SO₂与NaOH反应的化学方程式SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O．
（3）实验小组同学合作设计了如图甲组合实验方案，排除和验证猜想的气体．

如果放出的是O₂和H₂，你认为方案中的安全隐患是容易爆炸．
丙同学认为：为确保安全，实验前应先收集一试管气体，用拇指堵住试管口，移近酒精灯火焰，松开拇指点火，若不发出尖锐的爆鸣声，方可采用上面的装置进行实验．
【实验探究】经丙同学确认安全后，小组同学首先对装置A进行称量，再将收集到的气体从a通入，过一会儿点燃B处酒精灯；一段时间后，发现表面含CuO的铜网由黑色变为光亮的红色；停止通气，再次称量装置A，发现质量无增减．
结论：铁粉与硫酸铜溶液反应时，产生的气体是氢气．
【思维拓展】
（1）由上述实验可以推出，硫酸铜溶液中可能含有酸性物质．
（2）不通过称量，如何判断SO₂与NaOH溶液发生了反应呢？有一同学设计了如图乙所示的装置进行实验，发现试管内液面上升，就得出SO₂与NaOH溶液发生反应的结论．其他同学认为这一方案不严谨，理由是二氧化硫能溶于水．要得到科学严谨的结论，仍利用该装置，补做的实验是收集等量的二氧化硫，倒置于盛有水的烧杯中．

Answer 1

分析 铁是一种活动性较强的金属，可以与酸反应产生氢气，产生的氢气具有可燃性和还原性，若不纯点燃或加热易爆炸，可以用来还原某些金属氧化物，铁还可以与硫酸铜溶液反应，置换出其中的铜；氧气能使带火星的木条复燃；二氧化硫是酸性气体，溶于水．

解答 解：（1）氧气具有助燃性，更是带火星的木条复燃，故填：用带火星的木条试验，看木条是否复燃；
（2）二氧化硫是酸性气体，可以与碱氢氧化钠反应生成亚硫酸钠和水，故填：SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O，
（3）氢气如若不纯，点燃或加热时易产生爆炸事故，所以使用前要注意验纯，防止爆炸，故填：容易爆炸；
要验纯，需要收集一试管的气体，用拇指堵住试管口，靠近酒精灯火焰，移开拇指点火，若不在爆炸极限范围之内，则不会产生爆鸣声，故填：堵住试管口，移近酒精灯火焰，松开拇指点火；尖锐的爆鸣声；
根据黑色的氧化铜粉末变红，说明氧化铜被还原，则生成的气体是氢气，故填：氢气；
【思维拓展】（1）硫酸铜溶液能产生氢气，说明其中含有酸性物质，故填：酸性；
（2）由于二氧化硫能溶于水，而本实验没有设计对照试验，故不严密，需要补充二氧化硫与水混合的实验，故填：二氧化硫能溶于水；收集等量的二氧化硫，倒置于盛有水的烧杯中．

点评 本题综合考查了金属的化学性质、氧气的检验、使用氢气的注意事项以及碱的部分性质，常见气体的鉴别主要有氧气、二氧化碳、氮气、氢气、空气等，选择鉴别方法时，要根据气体性质的差异．