Question

某化学实验小组同学做完氧化铜与稀硫酸反应的实验后，将铁粉投入废液中，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，请你参与探究．
【提出问题】放出的气体是什么？
【提出猜想】从物质组成元素的角度，放出的气体可能是SO₂、N₂、O₂、H₂．从上述猜想的气体中首先排除

 

的存在．
【查阅资料】SO₂易溶于水，它能与NaOH反应生成Na₂SO₃，而其它气体没有这些性质．
【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图1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，你认为方案中的安全隐患是

 

．
【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，发现质量无增减．
结论：铁粉与硫酸铜溶液反应时，产生的气体是

 

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【思维拓展】（1）由上述实验可以推出，废液中除硫酸铜外还有的溶质是

 

．
（2）不通过称量，如何判断SO₂与NaOH溶液发生了反应呢？有一同学设计了图2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

 

；要得到科学严谨的结论，仍利用该装置，补做的实验是

 

．

Answer 1

考点：实验探究物质的性质或变化规律,常见气体的检验与除杂方法,碱的化学性质,质量守恒定律及其应用,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式

专题：科学探究

分析：本题能使同学们体会到实验探究的一般过程，通过实验分析可知：根据质量守恒定律，反应前后元素的种类不变，因此猜想的气体中不可能有氮气，因为反应前没有氮元素；氧气的检验方法是：用带火星的木条检验，观察木条是否复燃；二氧化硫与NaOH反应生成Na₂SO₃和水，配平即可；如果放出的是O₂和H₂，实验方案中的安全隐患是：在点燃酒精灯后，会引起爆炸；由实验探究可知：一段时间后，发现表面含CuO的铜网由黑色变为光亮的红色，说明有氢气，因为氢气具有还原性；停止通气，再次称量装置A，发现质量无增减，说明没有二氧化硫．由上述实验可以推出，废液中除硫酸铜外还有的溶质是硫酸，因为硫酸和铁粉反应生成硫酸亚铁和氢气；图2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；此方案不严谨，理由是二氧化硫溶于水并且能与水反应；可以做一个对照实验，就能证明二氧化硫确实与氢氧化钠溶液，对照实验是：把盛有二氧化硫的同样大小的试管，倒扣在盛水的烧杯中．

解答：解：（1）【提出猜想】通过实验分析可知：根据质量守恒定律，反应前后元素的种类不变，因此猜想的气体中不可能有氮气，因为反应前没有氮元素；故答案为：N₂
（2）【方案设计】氧气的检验方法是：用带火星的木条检验，观察木条是否复燃；二氧化硫与NaOH反应生成Na₂SO₃和水，配平即可；如果放出的是O₂和H₂，实验方案中的安全隐患是：在点燃酒精灯后，会引起爆炸；故答案为：（1）用带火星的木条检验，观察木条是否复燃；（2）SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O；（3）在点燃酒精灯后，会引起爆炸；
（3）【实验探究】由实验探究可知：一段时间后，发现表面含CuO的铜网由黑色变为光亮的红色，说明有氢气，因为氢气具有还原性；停止通气，再次称量装置A，发现质量无增减，说明没有二氧化硫；故答案为：氢气；
（4）【思维拓展】图2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；此方案不严谨，理由是二氧化硫溶于水并且能与水反应；可以做一个对照实验，就能证明二氧化硫确实与氢氧化钠溶液，对照实验是：把盛有二氧化硫的同样大小的试管，倒扣在盛水的烧杯中；故答案为：（1）硫酸；（2）二氧化硫溶于水并且能与水反应；把盛有二氧化硫的同样大小的试管，倒扣在盛水的烧杯中；

点评：本考点既考查了实验步骤的设计，又考查了化学方程式的书写，还对实验进行了评价，综合性比较强．实验探究题是近几年中考的热点之一，它包括实验方法和过程的探究，实验结论和实验规律的探究等．本题通过实验资料和实验分析，得到了正确的结论，属于结论性探究．同学们要具体分析，综合掌握．