Question

請你參與下列探究：
【問題情景】某化學實驗小組同學將鐵粉投入硫酸銅溶液中，發現生成紅色固體物質的同時有較多的氣泡放出．這一現象激發起同學們的探究欲望，生成的是什么氣體？
【提出猜想】從物質組成元素的角度，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，生成Na₂SO₃．
【方案設計】依據上述猜想，實驗小組同學分別設計了如下方案：
（1）甲同學認為是O₂，則檢驗方法是______．
（2）乙同學認為是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量．寫出SO₂與NaOH反應的化學方程式______．
（3）實驗小組同學合作設計了如下組合實驗方案，排除和驗證猜想的氣體．

如果放出的是O₂和H₂，你認為方案中的安全隱患是______．
丙同學認為：為確保安全，實驗前應先收集一試管氣體，用拇指______，若不發出______，方可采用上面的裝置進行實驗．
【實驗探究】經丙同學確認安全后，小組同學首先對裝置A進行稱量，再將收集到的氣體從a通入，過一會兒點燃B處酒精燈；一段時間后，發現表面含CuO的銅網由黑色變為光亮的紅色；停止通氣，再次稱量裝置A，發現質量無增減．
結論：鐵粉與硫酸銅溶液反應時，產生的氣體是______．
【思維拓展】
（1）由上述實驗可以推出，硫酸銅溶液中可能含有______物質．
（2）不通過稱量，如何判斷SO₂與NaOH溶液發生了反應呢？有一同學設計了右圖所示的裝置進行實驗，發現試管內液面上升，就得出SO₂與NaOH溶液發生反應的結論．其他同學認為這一方案不嚴謹，理由是______．要得到科學嚴謹的結論，仍利用該裝置，補做的實驗是______．
CuSO₄溶液對過氧化氫的分解具有催化作用．有同學想猜想其他鹽溶液也能在這個反應中起到同樣的作用，于是他們做了以下的探究：
（1）清你幫助他們完成實驗報告：

實驗過程	實驗現象	實驗結論
在一支試管中加入5ml5%的H2O2溶液，然后滴入適量的FeCl3溶液，把帶火星的木條伸入試管．	______	FeCl3溶液可以催化分解H2O2

（2）已知FeCl₃在水中可分離出Fe³⁺和Cl^-，同學們提出以下猜想：
①甲同學的猜想：真正催化分解H₂O₂的是FeCl₃溶液中的H₂O；
②乙同學的猜想：真正催化分解H₂O₂的是FeCl₃溶液中的Fe³⁺；
③丙同學的猜想：真正催華分解 H₂O₂的是FeCl₃溶液中的Cl^-；
你認為最不可能的是______同學的猜想，理由是______．
（3）同學們對余下的兩個猜想，用實驗進行了探究．請你仔細分析后填表：

實驗過程	實驗現象	實驗結論
向盛有5ml5%的H2O2溶液的試管中加入少量的HCl，并把帶火星的木條伸入試管	無明顯現象	______
向盛有5ml5%的H2O2溶液的試管中加入少量的______，并把帶火星的木條伸入試管	______	______

用18mol/L的硫酸配置100ml 1.0mol/L的稀硫酸，若實驗儀器有：
A.100ml量筒　　 B．托盤天平　　 C．玻璃棒　　　 D.50ml容量瓶
E.10ml量筒　　　F．膠頭滴管　　　G.50ml燒杯　　H.100ml容量瓶
（1）實驗時應選用儀器的先后順序是（填入編號）______．
（2）在容量瓶的使用方法中，下列操作不正確的是（填寫編號）______．
A．使用容量瓶前檢查它是否漏水
B．容量瓶用蒸餾水洗凈后，再用待配溶液潤洗
C．配置溶液時，如果試樣是固體，把稱好的試樣用紙條小心倒入容量瓶中，緩慢加入蒸餾水到接近標線1cm-2cm處，用滴管滴加蒸餾水到標線．
D．配置溶液時，如果試樣是液體，用量筒量取后直接倒入容量瓶中，緩慢加入蒸餾水到接近標線1cm-2cm處，用滴管加入蒸餾水到標線．
E．蓋好瓶塞，用食指頂住瓶塞，用另一只手的手指托住瓶底，把容量瓶倒轉和搖動多次．

Answer 1

解：方案設計：（1）由于氧氣具有助燃性能使帶火星的木條復燃，所以用帶火星的木條檢驗，看是否復燃；
（2）SO₂與NaOH反應的反應物是SO₂和NaOH，生成物是亞硫酸鈉和水，再通過觀察法進行配平即可；
（3）氫氣具有可燃性，如若不純，點燃或加熱時易產生爆炸事故，所以使用前要注意驗純，一般采用小試管收集點燃的方法，不純時能發出尖銳的爆鳴聲；
結論：通過氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉溶液的質量沒有改變說明不是二氧化硫，表面含CuO的銅網由黑色變為光亮的紅色，說明氧化銅被還原為銅，故產生說明該氣體為氫氣；
【思維拓展】（1）要想產生氫氣必須是金屬與酸反應，所以硫酸銅溶液中可能含有硫酸；
（2）由于SO₂溶于水中能與水反應生成亞硫酸，也會導致試管內氣壓減小，使液面上升，因此要做一個對比試驗即可，把燒杯中的氫氧化鈉換成硫酸鈉溶液，做一個對比試驗；
（1）根據實驗結論可得知FeCl₃溶液能催化H₂O₂分解，因此，向5%的過氧化氫溶液加入FeCl₃溶液時，可以觀察到：試管中有大量的氣泡產生，伸入的帶火星的木條復燃；
故答案為：試管中有大量的氣泡產生，帶火星的木條復燃；
（2）5%的過氧化氫溶液中含有大量的水，但分解速率依然很小，說明溶液中的水并不能催化過氧化氫的分解，而且過氧化氫分解生成水和氧氣，使之在變化前后溶液中水的質量發生了改變；從以上兩個方面都可以說明水不能作用過氧化氫分解的催化劑，故猜想甲明顯不對；
故答案為：甲；因過氧化氫溶液中自身有水，可見水不是催化劑；
（3）為檢驗Cl^-向過氧化氫溶液中加入了含有Cl^-的稀鹽酸，觀察到無明顯改變，說明溶液中的Cl^-不能對過氧化氫分解起到催化作用；因此，可推測溶液中的Fe³⁺催化了過氧化氫的分解，因此另一個探究實驗應加入含有Fe³⁺的溶液進行，并應觀察到產生大量氣體和帶火星木條的復燃；故可加入含Fe³⁺的硫酸鐵溶液或硝酸鐵溶液；

實驗步驟	實驗現象	結論
		起催化作用的不是Cl-
Fe（NO3）3溶液	試管中有大量氣泡產生，帶火星的木條復燃	起催化作用的是Fe3+

（1）配置一定物質的量濃度的溶液，一般要經過計算、量取（使用量筒量取、膠頭滴管）、稀釋（在燒杯中稀釋、玻璃棒攪拌均勻）、裝瓶（容量瓶）存放；用18mol/L硫酸配制1.0mol/L硫酸，實際是稀釋問題的計算及物質的量濃度溶液配制實驗操作，根據稀釋定律C₁V₁=C₂V₂可計算18mol/L硫酸的體積=5.6mL，該體積的液體用10mL量筒量取比用100mL量筒量取誤差要小，故應選E，而不選A；所以配制溶液需要用到的儀器有：膠頭滴管、10mL量筒、燒杯、玻璃棒、100mL容量瓶；
（2）主要涉及的是容量瓶的使用方法．用待配溶液潤洗容量瓶，這樣會使內壁附著溶質，導致所配溶液濃度偏大，B不正確；若在容量瓶中進行溶解或稀釋，由于熱效應會使溶液的體積和容量瓶的容量發生改變，所配溶液濃度有誤差，C、D不正確．
故答案為：
【方案設計】（1）將帶火星的木條放入瓶中，木條不復燃；
（2）SO₂+2NaOH═Na₂SO₃+H₂O；
（3）混合氣體在B中易被點燃，發生爆炸；尖銳的爆鳴聲；結論：H₂；
【思維拓展】（1）H₂SO₄或HCl；
（2）SO₂溶于水中也會導致試管內氣壓減小，液面上升；把燒杯中的氫氧化鈉換成硫酸鈉溶液，做一個對比試驗；
（1）試管中有大量的氣泡產生，伸入的帶火星的木條復燃；
（2）甲，因過氧化氫溶液中自身有水，可見水不是催化劑；
（3）

實驗步驟	實驗現象	結論
		起催化作用的不是Cl-
Fe（NO3）3溶液	試管中有大量氣泡產生，帶火星的木條復燃	起催化作用的是Fe3+

（1）F、E、G、C、H；
（2）B、C、D．
分析：方案設計：（1）根據氧氣的助燃性來檢驗；（2）根據方程式的書寫方法來考慮；（3）根據氧氣和氫氣的性質和氫氣的驗純方法考慮．結論：通過前面的實驗進行排除即可；
思維拓展：（1）要想產生氫氣要考慮金屬與酸反應；（2）根據二氧化硫的性質考慮；只要是不與二氧化硫反應的溶液就行，主要是對比實驗．
（1）根據催化劑的作用，若FeCl₃溶液能催化H₂O₂分解，加入FeCl₃溶液，應可觀察到試管中產生大量氣泡，伸入試管中的帶火星木條復燃；
（2）催化劑在反應前后質量和化學質量都不變，根據催化劑的這一特點，判斷過氧化氫溶液中水、FeCl₃溶液中的
Fe³⁺、Cl^-是否可以催化過氧化氫的分解；
（3）為檢驗兩種離子中哪一種離子對過氧化氫分解起到了催化作用，可采取控制變量的方法進行實驗探究，即加入其它含Fe³⁺或Cl^-的溶液進行對比；
（1）根據濃硫酸稀釋的步驟推出需要的儀器；
（2）根據會造成誤差的原因進行分析．
點評：判斷兩種物質反應后生成物是什么氣體時，要根據質量守恒定律來做出推斷，再進行逐一排除，催化劑可以改變反應的速率但不會改變反應的結果，催化劑在反應前后其質量和化學性質都不變；一定物質的量濃度溶液的配置、有關溶液稀釋的簡單計算．配制一定物質的量濃度溶液，是中考對這部分知識考查的又一熱點，操作步驟、實驗儀器、配制方案的設計、實驗過程中的誤差分析，都將是考查的重點．