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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

时间:2017-12-30
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,生成的是什么气体呢?
【提出猜想】从物质组成元素的角度分析,放出的气体可能是SO2、O2、H2。
【查阅资料】SO2易溶于水,它能与NaOH溶液反应,生成Na2SO3和H2O。浓硫酸是干燥剂,能吸水。
【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
(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:
(3)实验小组同学合作设计了如下组合实验方案,排除和验证猜想的气体。

如果放出的是O2和H2的混合物,你认为方案中的安全隐患是
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,若不发出        ,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,发现质量不变。
结论:(4)铁粉与硫酸铜溶液反应时,产生的气体是    
(5)写出H2还原CuO的化学方程式:
【思维拓展】
(6) 不通过称量,如何判断SO2与NaOH溶液发生了反应呢?有一同学设计了右图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              
正确答案:
(1)用试管收集气体,用带火星的木条放在试管内,看是否复燃。
(2)SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O
(3)可能会发生爆炸堵住试管口,移到酒精灯火焰上方,松开拇指尖锐的爆鸣声
(4)氢气/H2
(5)H2+CuOCu+H2O
(6)也可能是二氧化硫溶于水造成的液面上升
试题分析:(1)氧气支持燃烧,能使带火星的木条复燃;故用带火星的木条伸入收集的气体中,若复燃,说明是氧气。
(2)根据题意可知,S02与NaOH反应生成亚硫酸钠和水,故反应的化学方程式为S02+2NaOH=Na2S03+H2O。
(3)氢气不纯遇火或加热时,有可能会发生爆炸;检验氢气的纯度要先收集一试管气体,用拇指堵住试管口移到酒精灯火焰上方,松开拇指点火,若不发出尖锐的爆鸣声证明较为纯净,可以使用。
(4)根据题中信息,“一段时间后,发现表面含Cu0的铜网由黑色变为光亮的红色”,说明气体中含有还原性气体;在氧气、氢气和二氧化硫三种气体中,只有氢气具有还原性,能和金属氧化物反应生成金属单质。
(5)氢气和氧化铜加热生成铜和水,故反应的化学方程式为H2+CuOCu+H2O
(6)根据题干中给出的信息可知,二氧化硫易溶于水,使试管中的气压减小,试管中液面上升;另外,由于空气中的二氧化碳也能和氢氧化钠反应,使试管中的气压减小,试管中液面上升。
点评:解答本题需熟练掌握氢气的性质,能够根据题设的情景,将已有的知识进行大胆迁移和灵活运用,这也是解决新问题的一种重要方法。
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