Question

【題目】化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)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(xué)們決定進(jìn)行探究。探究前老師提示，該反應(yīng)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(xué)性質(zhì)相似，也能使澄清石灰水變渾濁。

（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，除了用帶火星木條檢驗(yàn)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(xué)認(rèn)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(yīng)的化學(xué)方程式_____。

（3）實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)綜合考慮，設(shè)計(jì)了如圖組合實(shí)驗(yàn)方案，驗(yàn)證猜想。

（實(shí)驗(yàn)探究）

（1）實(shí)驗(yàn)開始時，先將收集到的氣體從a處通入一段時間后，再點(diǎn)燃C處酒精燈。這樣操作的目的是_____。

（2）實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)結(jié)論）鐵粉與該硫酸銅溶液反應(yīng)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(yīng)生成氫氧化銅而使溶液渾濁，為抑制該反應(yīng)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(shí)驗(yàn)中的氣體就是鐵與X反應(yīng)產(chǎn)生的，你認(rèn)為X最好是_____（寫化學(xué)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(shè)與鐵反應(yīng)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(shè)計(jì)：

（1）氧氣和銅能反應(yīng)生成黑色氧化銅。甲同學(xué)認(rèn)為是O2，除了用帶火星木條檢驗(yàn)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(yīng)生成亞硫酸鈣和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Ca（OH）2+SO2═CaSO3↓+H2O；

實(shí)驗(yàn)探究：

（1）實(shí)驗(yàn)開始時，先將收集到的氣體從a處通入一段時間后，再點(diǎn)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(shí)驗(yàn)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(yīng)生成了銅，銅網(wǎng)不變色，說明氣體不是氧氣；

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

鐵粉與該硫酸銅溶液反應(yīng)時，產(chǎn)生的氣體是氫氣；

思維拓展：

（1）上述實(shí)驗(yàn)中的氣體就是鐵與X反應(yīng)產(chǎn)生的，X最好是H2SO4，這是因?yàn)榧尤肓蛩釙r，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(yīng)的化學(xué)方程式及其質(zhì)量關(guān)系為：

根據(jù)題意有：，則m1：m2＝80：7。