Question

20．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．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】生成的氣體可能是SO₂或O₂或H₂．
【查閱資料】
①SO₂與二氧化碳化學(xué)性質(zhì)相似，如它也能使澄清石灰水變渾濁．
②濃硫酸具有強(qiáng)烈的吸水性，可做氣體的干燥劑．
③H₂與CO均可以還原金屬氧化物．
【方案設(shè)計(jì)】甲同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案，驗(yàn)證猜想的氣體．

甲同學(xué)認(rèn)為：若觀察到A中石灰水變渾濁，則氣體為SO₂． 若觀察到C中紅色的銅網(wǎng)變黑，則氣體為O₂．
【實(shí)驗(yàn)探究】
①實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，應(yīng)先將收集到的氣體從a處通入一段時(shí)間后，再點(diǎn)燃 C 處酒精燈．
這樣操作的目的是排盡裝置內(nèi)的空氣，防止氣體不純發(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，C 裝置中表面含CuO的銅網(wǎng)由黑色變?yōu)楣饬恋募t色，試管壁上有水滴生成；
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】①鐵粉與該硫酸銅溶液反應(yīng)時(shí)，產(chǎn)生的氣體是氫氣．
②鐵放入該硫酸銅溶液中所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，F(xiàn)e+CuSO₄=FeSO₄+Cu．
【實(shí)驗(yàn)反思】
乙同學(xué)認(rèn)為甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案操作復(fù)雜，他只需一盒火柴即可確定該氣體成分．你認(rèn)為乙同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案是實(shí)驗(yàn)操作：收集一瓶氣體，將燃著的火柴伸入瓶中；
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及其實(shí)驗(yàn)結(jié)論：若火柴熄滅，則為SO₂；
若火柴燃燒更旺，則為O₂；
若氣體被點(diǎn)燃，則為H₂．

Answer 1

分析 【方案設(shè)計(jì)】
因?yàn)镾O₂與二氧化碳化學(xué)性質(zhì)相似，如它也能使澄清石灰水變渾濁．所以氣體如果是SO₂，則會(huì)使A中的澄清的石灰水變渾濁；
氧氣能和銅在加熱的情況生成黑色的氧化銅，因此如氣體是氧氣會(huì)觀察到試管內(nèi)紅色的銅片會(huì)變黑；
氫氣是一種可燃性氣體，如果將氫氣和空氣混合可能會(huì)發(fā)生爆炸，所以通入一會(huì)氣體再點(diǎn)燃酒精燈是為了將裝置內(nèi)的空氣排除干凈，防止因氫氣中混有空氣而爆炸．
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】
②中A裝置中溶液不變渾濁，說明氣體不是二氧化硫；
C裝置中表面含CuO的銅網(wǎng)由黑色變?yōu)楣饬恋募t色，試管壁上有水滴生成，說明該氣體有還原性且與氧化銅反應(yīng)生成銅和水，所以可知該氣體為氫氣；
根據(jù)以上情況可知，將鐵放入硫酸銅溶液中發(fā)生的反應(yīng)有兩個(gè)，分別為：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，F(xiàn)e+CuSO₄=FeSO₄+Cu．
【實(shí)驗(yàn)反思】
因?yàn)镾O₂的性質(zhì)與CO₂相似，所以SO₂應(yīng)具有不燃燒也不支持燃燒的性質(zhì)；
O₂具有助燃性；H₂具有可燃性，所以可以收集一瓶氣體，將燃著的火柴伸入瓶中，若火柴熄滅，則為SO₂；若火柴燃燒更旺，則為O₂；若氣體被點(diǎn)燃，則為H₂．

解答 解：【方案設(shè)計(jì)】
甲同學(xué)認(rèn)為：若觀察到A中石灰水變渾濁，則氣體為SO₂． 若觀察到C中紅色的銅網(wǎng)變黑，則氣體為O₂．
故填：A中石灰水變渾濁；C中紅色的銅網(wǎng)變黑．
【實(shí)驗(yàn)探究】
實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，應(yīng)先將收集到的氣體從a處通入一段時(shí)間后，再點(diǎn)燃C處酒精燈，這樣操作的目的是排盡裝置內(nèi)的空氣，防止氣體不純發(fā)生爆炸．
故填：排盡裝置內(nèi)的空氣，防止氣體不純發(fā)生爆炸．
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】
實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)A裝置中溶液不變渾濁，說明氣體表示二氧化硫，C裝置中表面含CuO的銅網(wǎng)由黑色變?yōu)楣饬恋募t色，試管壁上有水滴生成，說明氣體是氫氣，鐵粉與該硫酸銅溶液反應(yīng)時(shí)，產(chǎn)生的氣體是氫氣；
鐵放入該硫酸銅溶液中時(shí)，鐵和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣，鐵和硫酸銅反應(yīng)生成硫酸亞鐵和銅，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，F(xiàn)e+CuSO₄=FeSO₄+Cu．
故填：氫氣；Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，F(xiàn)e+CuSO₄=FeSO₄+Cu．
【實(shí)驗(yàn)反思】
乙同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案是：實(shí)驗(yàn)操作：收集一瓶氣體，將燃著的火柴伸入瓶中；
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及其實(shí)驗(yàn)結(jié)論：若火柴熄滅，則為SO₂；
若火柴燃燒更旺，則為O₂；
若氣體被點(diǎn)燃，則為H₂．
故填：實(shí)驗(yàn)操作：收集一瓶氣體，將燃著的火柴伸入瓶中；
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及其實(shí)驗(yàn)結(jié)論：若火柴熄滅，則為SO₂；
若火柴燃燒更旺，則為O₂；
若氣體被點(diǎn)燃，則為H₂．

點(diǎn)評 合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，科學(xué)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，是得出正確實(shí)驗(yàn)結(jié)論的前提，因此要學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為學(xué)好化學(xué)知識奠定基礎(chǔ)．