Question

某化學實驗小組同學做完氧化銅與稀硫酸反應的實驗后，將鐵粉投入廢液中，發(fā)現(xiàn)生成紅色固體物質的同時有較多的氣泡放出．這一現(xiàn)象激發(fā)起同學們的探究欲望，請你參與探究．
【提出問題】放出的氣體是什么？
【提出猜想】從物質組成元素的角度，放出的氣體可能是SO₂、N₂、O₂、H₂．從上述猜想的氣體中首先排除

 

的存在．
【查閱資料】SO₂易溶于水，它能與NaOH反應生成Na₂SO₃，而其它氣體沒有這些性質．
【方案設計】依據(jù)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．

如果放出的是O₂和H₂，你認為方案中的安全隱患是

 

．
【實驗探究】經(jīng)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(fā)現(xiàn)表面含CuO的銅網(wǎng)由黑色變?yōu)楣饬恋募t色；停止通氣，再次稱量裝置A，發(fā)現(xiàn)質量無增減．
結論：鐵粉與硫酸銅溶液反應時，產(chǎn)生的氣體是

 

．
【思維拓展】（1）由上述實驗可以推出，廢液中除硫酸銅外還有的溶質是

 

．
（2）不通過稱量，如何判斷SO₂與NaOH溶液發(fā)生了反應呢？有一同學設計了圖2所示的裝置進行實驗，發(fā)現(xiàn)試管內液面上升，就得出SO₂與NaOH溶液發(fā)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?shù)慕Y論，仍利用該裝置，補做的實驗是

 

．

Answer 1

考點：實驗探究物質的性質或變化規(guī)律,常見氣體的檢驗與除雜方法,堿的化學性質,質量守恒定律及其應用,書寫化學方程式、文字表達式、電離方程式

專題：科學探究

分析：本題能使同學們體會到實驗探究的一般過程，通過實驗分析可知：根據(jù)質量守恒定律，反應前后元素的種類不變，因此猜想的氣體中不可能有氮氣，因為反應前沒有氮元素；氧氣的檢驗方法是：用帶火星的木條檢驗，觀察木條是否復燃；二氧化硫與NaOH反應生成Na₂SO₃和水，配平即可；如果放出的是O₂和H₂，實驗方案中的安全隱患是：在點燃酒精燈后，會引起爆炸；由實驗探究可知：一段時間后，發(fā)現(xiàn)表面含CuO的銅網(wǎng)由黑色變?yōu)楣饬恋募t色，說明有氫氣，因為氫氣具有還原性；停止通氣，再次稱量裝置A，發(fā)現(xiàn)質量無增減，說明沒有二氧化硫．由上述實驗可以推出，廢液中除硫酸銅外還有的溶質是硫酸，因為硫酸和鐵粉反應生成硫酸亞鐵和氫氣；圖2所示的裝置進行實驗，發(fā)現(xiàn)試管內液面上升，就得出SO₂與NaOH溶液發(fā)生反應的結論；此方案不嚴謹，理由是二氧化硫溶于水并且能與水反應；可以做一個對照實驗，就能證明二氧化硫確實與氫氧化鈉溶液，對照實驗是：把盛有二氧化硫的同樣大小的試管，倒扣在盛水的燒杯中．

解答：解：（1）【提出猜想】通過實驗分析可知：根據(jù)質量守恒定律，反應前后元素的種類不變，因此猜想的氣體中不可能有氮氣，因為反應前沒有氮元素；故答案為：N₂
（2）【方案設計】氧氣的檢驗方法是：用帶火星的木條檢驗，觀察木條是否復燃；二氧化硫與NaOH反應生成Na₂SO₃和水，配平即可；如果放出的是O₂和H₂，實驗方案中的安全隱患是：在點燃酒精燈后，會引起爆炸；故答案為：（1）用帶火星的木條檢驗，觀察木條是否復燃；（2）SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O；（3）在點燃酒精燈后，會引起爆炸；
（3）【實驗探究】由實驗探究可知：一段時間后，發(fā)現(xiàn)表面含CuO的銅網(wǎng)由黑色變?yōu)楣饬恋募t色，說明有氫氣，因為氫氣具有還原性；停止通氣，再次稱量裝置A，發(fā)現(xiàn)質量無增減，說明沒有二氧化硫；故答案為：氫氣；
（4）【思維拓展】圖2所示的裝置進行實驗，發(fā)現(xiàn)試管內液面上升，就得出SO₂與NaOH溶液發(fā)生反應的結論；此方案不嚴謹，理由是二氧化硫溶于水并且能與水反應；可以做一個對照實驗，就能證明二氧化硫確實與氫氧化鈉溶液，對照實驗是：把盛有二氧化硫的同樣大小的試管，倒扣在盛水的燒杯中；故答案為：（1）硫酸；（2）二氧化硫溶于水并且能與水反應；把盛有二氧化硫的同樣大小的試管，倒扣在盛水的燒杯中；

點評：本考點既考查了實驗步驟的設計，又考查了化學方程式的書寫，還對實驗進行了評價，綜合性比較強．實驗探究題是近幾年中考的熱點之一，它包括實驗方法和過程的探究，實驗結論和實驗規(guī)律的探究等．本題通過實驗資料和實驗分析，得到了正確的結論，屬于結論性探究．同學們要具體分析，綜合掌握．