Question

4．某化學小組想探究鐵與濃硫酸能否反應產(chǎn)生氣體，進行了如下實驗：
【實驗】甲同學在燒瓶中加入足量的鐵絲與濃H₂SO₄溶液，開始無明顯變化，對反應物加熱，有氣泡產(chǎn)生可收集到無色氣體．
【查閱資料】①鐵與濃硫酸在常溫下會發(fā)生鈍化，看不到明顯現(xiàn)象，加熱情況下會反應，產(chǎn)生有刺激性氣味的二氧化硫氣體；
②二氧化硫氣體能使品紅溶液褪色，能被氫氧化鈉溶液吸收．
【提出假設】甲同學認為收集到的就是二氧化硫氣體，乙同學認為還有氫氣，你認為乙同學預測有氫氣的理由是：隨著反應的進行，濃硫酸會變稀，F(xiàn)e會與稀硫酸反應產(chǎn)生氫氣．
氣體的組成可能有以下幾種情況：
假設一：無色氣體是SO₂；
假設二：無色氣體是H₂；
假設三：無色氣體是SO₂ 與H₂ 的混合氣體．
【實驗驗證】請你設計實驗驗證上述假設三，完成下表中內(nèi)容．小組同學在實驗室找到可能在實驗探究過程中能用到的試劑有：品紅溶液、NaOH溶液、火柴、CuO粉末、無水硫酸銅，儀器任選．

實驗方案與步驟	實驗現(xiàn)象和結論
1．將少量氣體通入盛有少量品紅溶液的試管內(nèi)；	若品紅溶液褪色，則無色氣體中有SO2．
2．將氣體通過裝有足量氫氧化鈉溶液的洗氣瓶后，用小試管收集氣體，并在酒精燈上點燃	若收集到氣體可以燃燒，則無色氣體中有H2． 結合以上實驗可知假設三成立．

Answer 1

分析 【提出假設】開始是鐵與熱的濃硫酸反應，隨著反應的進行，硫酸變?yōu)橄×蛩�，由于在金屬活動性順序表中，鐵元素位于氫元素的前邊，因此可以把酸中的氫置換出來，所以Fe會與稀硫酸反應產(chǎn)生氫氣．根據(jù)反應過程中硫酸濃度大變化，則氣體的組成可能有以下幾種情況：假設一：無色氣體是SO₂；假設二：無色氣體是H2；假設三：無色氣體是SO₂ 與H₂ 的混合氣體；
【實驗驗證】1．將少量氣體通入盛有少量品紅溶液的試管內(nèi)；若品紅溶液褪色，證明含有SO₂氣體；
2．然后將氣體通過裝有足量氫氧化鈉溶液的洗氣瓶后，除去其中含有的SO₂，發(fā)生反應：SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O，用小試管收集剩余氣體，并在酒精燈上點燃．若觀察到氣體可以燃燒，火焰為淡藍色，就證明含有H₂，該氣體為SO₂ 與H₂ 的混合氣體．

解答 解：【提出假設】隨著反應進行，濃硫酸會變稀，鐵絲與稀硫酸能反應生成氫氣．所以收集到的氣體可能為：SO₂、H₂或SO₂ 與H₂ 的混合氣體，乙同學預測有氫氣的理由是：隨著反應進行，濃硫酸變稀，鐵絲與稀硫酸能反應生成氫氣，根據(jù)反應過程中硫酸濃度大變化，則氣體的組成可能有以下幾種情況：假設一：無色氣體是SO₂；假設二：無色氣體是H₂；假設三：無色氣體是SO₂ 與H₂ 的混合氣體；
故答案為：隨著反應進行，濃硫酸變稀，鐵絲與稀硫酸能反應生成氫氣；無色氣體是H₂；
【實驗驗證】1．二氧化硫氣體能使品紅溶液褪色，所以將少量氣體通入盛有少量品紅溶液的試管內(nèi)，品紅溶液褪色，說明無色氣體中有SO₂．
2．要驗證氫氣的存在，要先除去二氧化硫氣體，然后將剩余的氣體點燃，如果氣體能燃燒，則無色氣體中有H₂．將氣體通過裝有足量氫氧化鈉溶液的洗氣瓶后，除去其中含有的SO₂，發(fā)生反應：SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O，用小試管收集剩余氣體，并在酒精燈上點燃．若觀察到氣體可以燃燒，火焰為淡藍色，就證明含有H₂，該氣體為SO₂ 與H₂ 的混合氣體
故答案為：

實驗方案與步驟	預期實驗現(xiàn)象和結論
	品紅溶液褪色
將氣體通過裝有足量氫氧化鈉溶液的洗氣瓶后，用小試管收集氣體，并在酒精燈上點燃．	收集到氣體可以燃燒

點評 本題是一道綜合性試題，既考查了學生對知識的整合能力同時又考查了學生進行實驗探究的能力，題目難度中等．