Question

【題目】化學實驗小組同學將鐵粉放入某硫酸銅溶液中時，發(fā)現(xiàn)生成紅色固體物質(zhì)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）氣體可能是SO2、O2或H2中的一種。

（查閱資料）SO2與二氧化碳化學性質(zhì)相似，也能使澄清石灰水變渾濁。

（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，除了用帶火星木條檢驗外，還可將氣體通過灼熱的銅網(wǎng)，如果觀察到_____，證明猜想正確。

（2）乙同學認為是SO2，只需將氣體通入澄清石灰水，看澄清石灰水是否變渾濁。寫出SO2與Ca（OH）2反應的化學方程式_____。

（3）實驗小組同學綜合考慮，設計了如圖組合實驗方案，驗證猜想。

（實驗探究）

（1）實驗開始時，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_____。

（2）實驗過程中發(fā)現(xiàn)A裝置中溶液不變渾濁，C裝置中黑色氧化銅變成光亮的紅色物質(zhì)__________。

（實驗結(jié)論）鐵粉與該硫酸銅溶液反應時，產(chǎn)生的氣體是_____。

（思維拓展）

（1）硫酸銅溶于水時會有少量與水發(fā)生反應生成氫氧化銅而使溶液渾濁，為抑制該反應的發(fā)生，配制硫酸銅溶液時，通常先將硫酸銅溶解在少量物質(zhì)X中，再加水稀釋。上述實驗中的氣體就是鐵與X反應產(chǎn)生的，你認為X最好是_____（寫化學式）。

（2）如果將適量的鐵粉放入某混有X的硫酸銅溶液時，鐵粉恰好完全溶解，過濾得沉淀物，經(jīng)洗滌干燥，稱得沉淀物的質(zhì)量與所加入的鐵粉的質(zhì)量相等。設與鐵反應的CuSO4和X的質(zhì)量分別為m1、m2，則m1：m2＝_____。

Answer 1

【答案】銅網(wǎng)變黑色 Ca（OH）2+SO2═CaSO3↓+H2O 排出裝置中的空氣，防止發(fā)生爆炸 銅網(wǎng)不變色 氫氣 H2SO4 80：7

【解析】

方案設計：

（1）氧氣和銅能反應生成黑色氧化銅。甲同學認為是O2，除了用帶火星木條檢驗外，還可將氣體通過灼熱的銅網(wǎng)，如果觀察到銅網(wǎng)變黑色，證明猜想正確；

（2）SO2與Ca（OH）2反應生成亞硫酸鈣和水，反應的化學方程式為：Ca（OH）2+SO2═CaSO3↓+H2O；

實驗探究：

（1）實驗開始時，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。氣體中可能存在氫氣，氫氣不純時加熱可能發(fā)生爆炸。這樣操作的目的是排出裝置中的空氣，防止發(fā)生爆炸；

（2）實驗過程中發(fā)現(xiàn)A裝置中溶液不變渾濁，說明氣體不是二氧化硫，C裝置中黑色氧化銅變成光亮的紅色物質(zhì)，說明氫氣和氧化銅反應生成了銅，銅網(wǎng)不變色，說明氣體不是氧氣；

實驗結(jié)論：

鐵粉與該硫酸銅溶液反應時，產(chǎn)生的氣體是氫氣；

思維拓展：

（1）上述實驗中的氣體就是鐵與X反應產(chǎn)生的，X最好是H2SO4，這是因為加入硫酸時，既能夠防止產(chǎn)生沉淀，又不帶入過多離子；

（2）鐵和硫酸銅、硫酸反應的化學方程式及其質(zhì)量關系為：

根據(jù)題意有：，則m1：m2＝80：7。