Question

某化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)將鐵粉投入硫酸銅溶液中，發(fā)現(xiàn)生成紅色固體物質(zhì)的同時(shí)有較多的氣泡放出．這一現(xiàn)象激發(fā)起同學(xué)們的探究欲望，生成的是什么氣體？
[提出猜想]小組同學(xué)猜想放出的氣體可能是SO₂、O₂、H₂．做出以上猜想的依據(jù)是______．
[查閱資料]SO₂易溶于水，它能與NaOH反應(yīng)，生成Na₂SO₃．
[方案設(shè)計(jì)]依據(jù)上述猜想，實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)分別設(shè)計(jì)了如下方案：
（1）甲同學(xué)認(rèn)為是O₂，則檢驗(yàn)方法是______．
（2）乙同學(xué)認(rèn)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(zhì)量．寫出SO₂與NaOH反應(yīng)的化學(xué)方程式______．

（3）實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)合作設(shè)計(jì)了如圖1組合實(shí)驗(yàn)方案，排除和驗(yàn)證猜想的氣體．
裝置B中濃硫酸的作用是______，如果放出的是O₂和H₂，你認(rèn)為方案中存在的安全隱患是______．
經(jīng)丙同學(xué)確認(rèn)安全后（即不含O₂），小組同學(xué)首先對(duì)裝置A進(jìn)行稱量，再將收集到的氣體從a通入，過一會(huì)兒點(diǎn)燃C處酒精燈；一段時(shí)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，質(zhì)量無增減．
[得出結(jié)論]：鐵粉與硫酸銅溶液反應(yīng)時(shí)，產(chǎn)生的氣體是______．
（4）若不通過稱量，如何判斷SO₂與NaOH溶液發(fā)生了反應(yīng)？丁同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖2所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)試管內(nèi)液面上升，得出SO₂與NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)的結(jié)論．你認(rèn)為這一方案是否嚴(yán)謹(jǐn)，并說明理由．若不嚴(yán)謹(jǐn)，仍利用該裝置，你認(rèn)為應(yīng)該補(bǔ)做什么實(shí)驗(yàn)？

Answer 1

解：鐵粉投入硫酸銅溶液中，反應(yīng)前含有S、O、H元素，依據(jù)質(zhì)量守恒定律可以得出猜想．
（1）檢驗(yàn)氧氣可利用其特性，能使帶火星的木條復(fù)燃；
（2）SO₂與NaOH反應(yīng)的反應(yīng)物是二氧化硫和氫氧化鈉，生成物是亞硫酸鈉和水，用觀察法配平；
（3）濃硫酸具有吸水性，故裝置B中濃硫酸的作用是吸收水蒸氣；如果放出的是O₂和H₂，若在氣體爆炸極限內(nèi)時(shí)，點(diǎn)燃可能會(huì)發(fā)生爆炸；H₂可以使CuO還原成紅色的Cu，A裝置質(zhì)量不變說明沒有SO₂，故產(chǎn)生的氣體為H₂；
（4）由于SO₂易溶于水，也能使液面上升，故應(yīng)用等體積的水代替NaOH溶液進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，根據(jù)兩組裝置試管內(nèi)液面高度差才能證明SO₂與NaOH溶液發(fā)生了反應(yīng)．
故答案為：質(zhì)量守恒定律（或反應(yīng)前后元素種類不變）
（1）用帶火星的木條檢驗(yàn)，看木條是否復(fù)燃
（2）SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O
（3）吸收水蒸氣或干燥氣體； 實(shí)驗(yàn)時(shí)在C裝置中易發(fā)生爆炸事故；H₂
（4）不嚴(yán)謹(jǐn) SO₂易溶于水，也能使液面上升； 用等體積的水代替NaOH溶液進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)．
分析：進(jìn)行猜想要考慮到反應(yīng)前后元素種類不變，（1）根據(jù)氧氣的助燃性考慮；（2）根據(jù)方程式的寫法考慮；（3）根據(jù)濃硫酸具有吸水性，點(diǎn)燃可燃性氣體和氧氣的混合物容易發(fā)生爆炸；（4）根據(jù)二氧化硫易溶于水來考慮壓強(qiáng)減小原因，再利用對(duì)比實(shí)驗(yàn)進(jìn)行考慮．
點(diǎn)評(píng)：要知道點(diǎn)燃可燃性氣體和空氣（或氧氣）的混合物容易發(fā)生爆炸；本題容易出錯(cuò)的地方是二氧化硫與氫氧化鈉反應(yīng)的驗(yàn)證，要考慮到二氧化硫易溶于水．