(9分)請你參與下列探究:
【問題情景】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。這一現(xiàn)象激發(fā)起同學(xué)們的探究欲望,生成的是什么氣體?
【提出猜想】從元素守恒的角度,放出的氣體可能是SO2、O2、H2。
【查閱資料】SO2易溶于水,它能與NaOH反應(yīng),生成Na2SO3。
【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,則檢驗(yàn)方法是____________________________________。
(2)乙同學(xué)認(rèn)為是SO2,則只需將放出的氣體通入盛有NaOH溶液的洗氣瓶中,稱量通氣前后洗氣瓶的質(zhì)量。寫出SO2與NaOH反應(yīng)的化學(xué)方程式____________________。
(3)實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)合作設(shè)計(jì)了如下組合實(shí)驗(yàn)方案,排除和驗(yàn)證猜想的氣體。
如果放出的是O2和H2,你認(rèn)為方案中的安全隱患是 。
老師說:化學(xué)反應(yīng)中,一種元素的化合價(jià)升高,肯定有元素的化合價(jià)降低,這是科學(xué)規(guī)律。丙同學(xué)根據(jù)老師這句話,說:“肯定不是 ” 。
【實(shí)驗(yàn)探究】小組同學(xué)首先對裝置A進(jìn)行稱量,再將收集到的氣體從a通入,過一會(huì)兒點(diǎn)燃B處酒精燈;一段時(shí)間后,發(fā)現(xiàn)表面含CuO的銅網(wǎng)由黑色變?yōu)楣饬恋募t色,B裝置的尾部有水珠生成;停止通氣,再次稱量裝置A,發(fā)現(xiàn)質(zhì)量無增減。
結(jié)論:鐵粉與硫酸銅溶液反應(yīng)時(shí),產(chǎn)生的氣體是_________________。
寫出B裝置中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的方程式_______________。
【思維拓展】
(1)由上述實(shí)驗(yàn)可以推出,硫酸銅溶液中可能含有____________物質(zhì)。
(2)不通過稱量,如何判斷SO2與NaOH溶液發(fā)生了反應(yīng)呢?丁同學(xué)設(shè)計(jì)了右圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)試管內(nèi)液面上升,就得出SO2與NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)的結(jié)論。其他同學(xué)認(rèn)為這一方案不嚴(yán)謹(jǐn),理由是______________。要得到科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕Y(jié)論,仍利用該裝置,補(bǔ)做的實(shí)驗(yàn)是______________。
【方案設(shè)計(jì)】
(1)用帶火星的木條試驗(yàn),木條復(fù)燃則是氧氣
(2)SO2 + 2 NaOH = Na2SO3 + H2O
(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)在B處易發(fā)生爆炸事故 氧氣
【實(shí)驗(yàn)探究】H2 H2+CuOCu+H2O
【思維拓展】
(1)酸性
(2)SO2易溶于水,也能使液面上升 將NaOH溶液換成水做對比實(shí)驗(yàn)
【解析】
試題分析:【方案設(shè)計(jì)】(1)氧氣的檢驗(yàn)方法是:用帶火星的木條放入氣體中,如果木條能夠復(fù)燃說明是氧氣;
(2)SO2與NaOH反應(yīng)生成亞硫酸鈉和水,故反應(yīng)的化學(xué)方程式為SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O;
(3)如果可燃性氣體不純,在點(diǎn)燃或加熱時(shí)可能會(huì)爆炸,而如果放出的是O2和H2的混合氣體,則在實(shí)驗(yàn)時(shí)在B處加熱時(shí),易發(fā)生爆炸事故;
根據(jù)“化學(xué)反應(yīng)中,一種元素的化合價(jià)升高,肯定有元素的化合價(jià)降低”分析:若生成的氣體是氧氣,由于O元素的化合價(jià)由-2升高到0,則必定有H或S元素化合價(jià)降低,即同時(shí)會(huì)產(chǎn)生氫氣或二氧化硫氣體,因此,所得氣體就不是氧氣;
【實(shí)驗(yàn)探究】由于表面含CuO的銅網(wǎng)由黑色變?yōu)楣饬恋募t色,說明有還原性氣體參與反應(yīng),即氫氣,氫氣還原氧化銅生成銅和水,故反應(yīng)的化學(xué)方程式為H2+CuOCu+H2O;
【思維拓展】(1)因?yàn)橛袣錃馍桑}干提供的信息是“鐵粉投入硫酸銅溶液中”,故應(yīng)該是鐵與酸反應(yīng)產(chǎn)生了氫氣,即硫酸銅溶液中含有酸性物質(zhì);
(2)由于SO2不僅易溶于水,而且能與水反應(yīng),故也會(huì)造成試管內(nèi)壓強(qiáng)減小,也能使液面上升,所以不能得出SO2與NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)的結(jié)論;為了更嚴(yán)謹(jǐn),應(yīng)將氫氧化鈉溶液換成水,進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn),觀察二氧化硫與水反應(yīng)時(shí)液面上升的情況,再下結(jié)論。
考點(diǎn):實(shí)驗(yàn)探究物質(zhì)的組成成分以及含量,氧氣的檢驗(yàn)和驗(yàn)滿,碳、一氧化碳、氫氣還原氧化銅實(shí)驗(yàn),堿的化學(xué)性質(zhì)
點(diǎn)評:在解此類題時(shí),首先要會(huì)分析題中所涉及的反應(yīng)原理,然后結(jié)合反應(yīng)原理和計(jì)算所要用到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析解答。對于驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)探究,要熟記物質(zhì)的性質(zhì)或變化規(guī)律,根據(jù)給出的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析和探究,并通過觀察、記錄和分析的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,來驗(yàn)證該物質(zhì)的性質(zhì)或變化規(guī)律等。
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科目:初中化學(xué) 來源: 題型:
猜想 | 實(shí)驗(yàn)步驟 | 現(xiàn)象 | 結(jié)論 |
猜想① | 將上述紅色溶液分成兩份,在一份中加少量的植物油. | 沒加植物油的紅色褪去,另一紅色沒褪去 |
若猜想①成立 |
猜想② | 將上述紅色溶液分成兩份,并用植物油封住, 一支溫度保持不變,另一支自然冷卻 . |
前者紅色沒褪去,后者紅色褪去 |
猜想②成立 |
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