Question

20．某化學實驗小組同學將鐵粉投入硫酸銅溶液中，發(fā)現(xiàn)生成紅色固體物質的同時有較多的氣泡放出．生成的是什么氣體呢？同學們決定進行探究．探究前老師提示，該反應生成的氣體只有一種．
【提出猜想】生成的氣體可能是SO₂或O₂或H₂．
【查閱資料】
①SO₂與二氧化碳化學性質相似，如它也能使澄清石灰水變渾濁．
②濃硫酸具有強烈的吸水性，可做氣體的干燥劑．
③H₂與CO均可以還原金屬氧化物．
【方案設計】甲同學設計了如下實驗方案，驗證猜想的氣體．

甲同學認為：若觀察到A中石灰水變渾濁，則氣體為SO₂． 若觀察到C中紅色的銅網變黑，則氣體為O₂．
【實驗探究】
①實驗開始時，應先將收集到的氣體從a處通入一段時間后，再點燃 C 處酒精燈．
這樣操作的目的是排盡裝置內的空氣，防止氣體不純發(fā)生爆炸．
②實驗過程中發(fā)現(xiàn) A 裝置中溶液不變渾濁，C 裝置中表面含CuO的銅網由黑色變?yōu)楣饬恋募t色，試管壁上有水滴生成；
【實驗結論】①鐵粉與該硫酸銅溶液反應時，產生的氣體是氫氣．
②鐵放入該硫酸銅溶液中所發(fā)生反應的化學方程式為Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，F(xiàn)e+CuSO₄=FeSO₄+Cu．
【實驗反思】
乙同學認為甲同學的實驗方案操作復雜，他只需一盒火柴即可確定該氣體成分．你認為乙同學的實驗方案是實驗操作：收集一瓶氣體，將燃著的火柴伸入瓶中；
實驗現(xiàn)象及其實驗結論：若火柴熄滅，則為SO₂；
若火柴燃燒更旺，則為O₂；
若氣體被點燃，則為H₂．

Answer 1

分析 【方案設計】
因為SO₂與二氧化碳化學性質相似，如它也能使澄清石灰水變渾濁．所以氣體如果是SO₂，則會使A中的澄清的石灰水變渾濁；
氧氣能和銅在加熱的情況生成黑色的氧化銅，因此如氣體是氧氣會觀察到試管內紅色的銅片會變黑；
氫氣是一種可燃性氣體，如果將氫氣和空氣混合可能會發(fā)生爆炸，所以通入一會氣體再點燃酒精燈是為了將裝置內的空氣排除干凈，防止因氫氣中混有空氣而爆炸．
【實驗結論】
②中A裝置中溶液不變渾濁，說明氣體不是二氧化硫；
C裝置中表面含CuO的銅網由黑色變?yōu)楣饬恋募t色，試管壁上有水滴生成，說明該氣體有還原性且與氧化銅反應生成銅和水，所以可知該氣體為氫氣；
根據以上情況可知，將鐵放入硫酸銅溶液中發(fā)生的反應有兩個，分別為：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，F(xiàn)e+CuSO₄=FeSO₄+Cu．
【實驗反思】
因為SO₂的性質與CO₂相似，所以SO₂應具有不燃燒也不支持燃燒的性質；
O₂具有助燃性；H₂具有可燃性，所以可以收集一瓶氣體，將燃著的火柴伸入瓶中，若火柴熄滅，則為SO₂；若火柴燃燒更旺，則為O₂；若氣體被點燃，則為H₂．

解答 解：【方案設計】
甲同學認為：若觀察到A中石灰水變渾濁，則氣體為SO₂． 若觀察到C中紅色的銅網變黑，則氣體為O₂．
故填：A中石灰水變渾濁；C中紅色的銅網變黑．
【實驗探究】
實驗開始時，應先將收集到的氣體從a處通入一段時間后，再點燃C處酒精燈，這樣操作的目的是排盡裝置內的空氣，防止氣體不純發(fā)生爆炸．
故填：排盡裝置內的空氣，防止氣體不純發(fā)生爆炸．
【實驗結論】
實驗過程中發(fā)現(xiàn)A裝置中溶液不變渾濁，說明氣體表示二氧化硫，C裝置中表面含CuO的銅網由黑色變?yōu)楣饬恋募t色，試管壁上有水滴生成，說明氣體是氫氣，鐵粉與該硫酸銅溶液反應時，產生的氣體是氫氣；
鐵放入該硫酸銅溶液中時，鐵和稀硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣，鐵和硫酸銅反應生成硫酸亞鐵和銅，反應的化學方程式為：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，F(xiàn)e+CuSO₄=FeSO₄+Cu．
故填：氫氣；Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，F(xiàn)e+CuSO₄=FeSO₄+Cu．
【實驗反思】
乙同學的實驗方案是：實驗操作：收集一瓶氣體，將燃著的火柴伸入瓶中；
實驗現(xiàn)象及其實驗結論：若火柴熄滅，則為SO₂；
若火柴燃燒更旺，則為O₂；
若氣體被點燃，則為H₂．
故填：實驗操作：收集一瓶氣體，將燃著的火柴伸入瓶中；
實驗現(xiàn)象及其實驗結論：若火柴熄滅，則為SO₂；
若火柴燃燒更旺，則為O₂；
若氣體被點燃，則為H₂．

點評 合理設計實驗，科學地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結論的前提，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為學好化學知識奠定基礎．