实验室制取和收集气体的思路

请你参与下列探究。【问题情景】某化学实验小组同学将铁粉投入硫酸铜溶液中，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，生成的是什...

2023-07-05 10:39发布

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这道初中化学的题目是：
请你参与下列探究。
【问题情景】某化学实验小组同学将铁粉投入硫酸铜溶液中，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，生成的是什么气体呢？
【提出猜想】从物质组成元素的角度分析，放出的气体可能是SO2、O2、H2。
【查阅资料】SO2易溶于水，它能与NaOH溶液反应，生成Na2SO3和H2O。浓硫酸是干燥剂，能吸水。
【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下组合实验方案，排除和验证猜想的气体。

如果放出的是O2和H2的混合物，你认为方案中的安全隐患是                      。
丙同学认为：为确保安全，实验前应先收集一试管气体，用拇指                       ，若不发出　　　　   　　　　，方可采用上面的装置进行实验。
【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，发现质量不变。
结论：(4)铁粉与硫酸铜溶液反应时，产生的气体是　　          　　。
(5)写出H2还原CuO的化学方程式：                       。
【思维拓展】
（6） 不通过称量，如何判断SO2与NaOH溶液发生了反应呢？有一同学设计了右图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　　　　　　 　　　　　　　。
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1条回答
阿韬
1楼-- · 2023-07-05 10:57
这道初中化学题的正确答案为：
（1）用试管收集气体，用带火星的木条放在试管内，看是否复燃。
（2）SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O
（3）可能会发生爆炸  堵住试管口，移到酒精灯火焰上方，松开拇指   尖锐的爆鸣声
（4）氢气/H2
（5）H2+CuOCu+H2O
（6）也可能是二氧化硫溶于水造成的液面上升
解题思路
（1）氧气支持燃烧，能使带火星的木条复燃；故用带火星的木条伸入收集的气体中，若复燃，说明是氧气。
（2）根据题意可知，S02与NaOH反应生成亚硫酸钠和水，故反应的化学方程式为S02+2NaOH=Na2S03+H2O。
（3）氢气不纯遇火或加热时，有可能会发生爆炸；检验氢气的纯度要先收集一试管气体，用拇指堵住试管口移到酒精灯火焰上方，松开拇指点火，若不发出尖锐的爆鸣声证明较为纯净，可以使用。
（4）根据题中信息，“一段时间后，发现表面含Cu0的铜网由黑色变为光亮的红色”，说明气体中含有还原性气体；在氧气、氢气和二氧化硫三种气体中，只有氢气具有还原性，能和金属氧化物反应生成金属单质。
（5）氢气和氧化铜加热生成铜和水，故反应的化学方程式为H2+CuOCu+H2O
（6）根据题干中给出的信息可知，二氧化硫易溶于水，使试管中的气压减小，试管中液面上升；另外，由于空气中的二氧化碳也能和氢氧化钠反应，使试管中的气压减小，试管中液面上升。
点评：解答本题需熟练掌握氢气的性质，能够根据题设的情景，将已有的知识进行大胆迁移和灵活运用，这也是解决新问题的一种重要方法。

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