Question

Ⅰ請你參與下列探究：
[問題情景]黃華元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，Na₂SO₃中S元素的化合價為

+4

價．
[方案設計]依據上述猜想，實驗小組同學設計了如下方案：
Ⅱ小希同學認為是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．
（2）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

用該裝置實驗如果放出的是O₂和H₂的混合物，你認為方案中的安全隱患是

容易引起裝置爆炸

．
（3）小曼同學認為：為確保安全，實驗前應先收集一試管氣體進行

驗純

（填實驗操作名稱）后，方可采取上面的裝置進行實驗．
[實驗探究]經小曼確認安全后，小組同學首先對裝置A進行稱量，再將收集到的氣體從a處通入，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

氫氣

．
[思維拓展]經檢驗原溶液中只含有一種陰離子，有上述實驗可以推出，硫酸銅溶液中可能還含有的物質的化學式為

H₂SO₄

．為了證明實驗結論是否正確，小張同學提議向此溶液中滴加NaOH，若看到

溶液沒有立即產生藍色沉淀

現象，可以證明結論正確．

Answer 1

分析：[查閱資料]根據化合物中元素化合價代數和為0分析硫元素的化合價；
[方案設計]（2）根據氫氣是可燃性的氣體，點燃容易發生爆炸；
（3）根據使用可燃性氣體的注意事項分析操作；
[實驗探究]根據氣體與氧化銅的反應現象可以推斷產生的氣體為氫氣；
[思維拓展]根據金屬和酸反應產生氫氣及氫氧化鈉和硫酸、硫酸銅反應的順序分析．

解答：解：[查閱資料]化合物中元素化合價代數和為0，Na₂SO₃中鈉元素的為+1，氧元素為-2，因此硫元素的化合價為：（+1）×2+X+（-2）×3=0，因此x=+4；
[方案設計]（2）因為氫氣是可燃性的氣體，點燃容易發生爆炸；
（3）氫氣是可燃性氣體，不純時點燃易發生爆炸現象，所以必須驗純；
[實驗探究]將氣體通入灼熱的含氧化銅的銅網，發現表面含CuO的銅網由黑色變為光亮的紅色，說明該氣體具有還原性，故為氫氣；
[思維拓展]根據現象推斷，產生的氣體為氫氣，而鐵是與酸反應產生氫氣，所以推斷此硫酸銅溶液中含有酸性物質硫酸，化學式為：H₂SO₄；若溶液中含有硫酸銅和硫酸，加入的氫氧化鈉會先和硫酸反應，然后再與硫酸銅產生氫氧化銅藍色沉淀；
故答案為：[查閱資料]+4；
[方案設計]（2）容易引起裝置爆炸；
（3）驗純；
[實驗探究]氫氣；
[思維拓展]H₂SO₄；溶液沒有立即產生藍色沉淀．

點評：本題綜合考查了金屬的化學性質、使用氫氣的注意事項以及酸、堿、鹽的部分性質，解答的關鍵是利用題目給出的信息結合相關物質的性質進行分析即可．