Question

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。生成的是什么气体呢？同学们决定进行探究。探究前老师提示，该反应生成的气体只有一种。
【提出猜想】生成的气体可能是SO₂或O₂或H₂。
【查阅资料】
①SO₂与二氧化碳化学性质相似，如它也能使澄清石灰水变浑浊。
②浓硫酸具有强烈的吸水性，可做气体的干燥剂。
③H₂与CO均可以还原金属氧化物。
【方案设计】甲同学设计了如下实验方案，验证猜想的气体。

甲同学认为：若观察到                                            ，则气体为SO₂。 若观察到                    ，则气体为O₂。
【实验探究】
①实验开始时，应先将收集到的气体从a处通入一段时间后，再点燃 C 处酒精灯。
这样操作的目的是                                                              。
②实验过程中发现 A 装置中溶液不变浑浊， C 装置中表面含CuO的铜网由黑色变为光亮的红色，试管壁上有水滴生成；
【实验结论】①铁粉与该硫酸铜溶液反应时，产生的气体是                。
②铁放入该硫酸铜溶液中所发生反应的化学方程式为                              。
【实验反思】
乙同学认为甲同学的实验方案操作复杂，他只需一盒火柴即可确定该气体成分。你认为乙同学的实验方案是                                                                       。

Answer 1

【方案设计】A中石灰水变浑浊                 C中红色的铜网变黑
【实验探究】 排尽装置内的空气，防止气体不纯发生爆炸    （加点字含义必须有）
【实验结论】①氢气  ②Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑     Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu 
【实验反思】 收集一瓶气体，将燃着的火柴伸入瓶中，若火柴熄灭，则为SO₂；若火柴燃烧更旺，则为O₂；若气体被点燃，则为H₂。

解析试题分析：【方案设计】因为SO₂与二氧化碳化学性质相似，如它也能使澄清石灰水变浑浊。所以气体如果是SO₂，则会使A中的澄清的石灰水变浑浊。氧气能和铜在加热的情况生成黑色的氧化铜，因此如气体是氧气会观察到试管内红色的铜片会变黑。氢气是一种可燃性气体，如果将氢气和空气混合可能会发生爆炸。所以能一会气体再点燃酒精灯是为了将装置内的空气排除干净，防止因氢气中混有空气而爆炸。
【实验结论】①根据[实验探究]②中A 装置中溶液不变浑浊，说明气体不是SO₂。 C 装置中表面含CuO的铜网由黑色变为光亮的红色，试管壁上有水滴生成；说明该气体有还原性且与氧化铜反应生成铜和水。所以可知该气体为氢气。
②根据以上情况可知，将铁放入硫酸铜溶液中发生的反应有两个，分别为：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu
【实验反思】因为SO₂的性质与CO₂相似，所以SO₂应具有不燃烧也不支持燃烧的性质；O₂具有助燃性；H2具有可燃性。所以可以收集一瓶气体，将燃着的火柴伸入瓶中，若火柴熄灭，则为SO₂；若火柴燃烧更旺，则为O₂；若气体被点燃，则为H₂。
考点：科学探究   氧气、氢气、二氧化碳的性质