Question

曉菲在復習金屬的化學性質時發現：“位于氫前面的金屬能置換出鹽酸、稀硫酸中的氫”．為什么必須是稀硫酸呢？于是她把鋅粒投入濃硫酸中，發現有較多的氣泡放出，并聞到一股刺激性氣味．
[提出猜想]生成的氣體是什么？
猜想Ⅰ：可能是SO₂；
猜想Ⅱ：可能是H₂；
猜想Ⅲ：可能是SO₂、H₂的混合氣體．
[查閱資料]
1、二氧化硫是一種無色、有刺激性氣味的有毒氣體．易溶于水且和水發生反應生成酸．在常溫、常壓下，1體積水大約能溶解40體積的二氧化硫．
2、SO₂可以使品紅溶液褪色．
[分析]猜想Ⅱ錯誤的原因是

氫氣是無色無味的氣體

．
[實驗探究]依據上述猜想，她設計了如下方案：
實驗一、收集一試管鋅與濃硫酸反應生成的氣體，倒立在滴有紫色石蕊試液的水槽中（如圖1）．根據觀察到的實驗現象，生成的氣體中確有SO₂的存在．她觀察到的實驗現象是

試管中的水面上升，試管中的液體變成紅色

．
實驗二、曉菲又設計了如圖2所示的實驗裝置（鋅粒與濃硫酸反應生成的氣體為X，且該裝置略去）．將收集到的氣體通入，過一會兒點燃D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，試管口有水霧出現．
結合實驗一、二可知猜想3成立．
[問題討論]
（1）裝置B與C的作用分別是什么？
（2）D處發生的化學反應方程式：

H₂+CuO

△   .

Cu+H₂O

．  （考綱一般不要求）
（3）再次查閱資料：濃硫酸具有強氧化性，與金屬反應時不產生氫氣．化學反應方程式
為：Zn+2H₂SO₄（濃）═ZnSO₄+SO₂↑+2H₂O，曉菲實驗中產生氫氣的原因是什么？
（4）圖3中收集SO₂的裝置中最合理的是

C

（5）用100克未知質量分數的氫氧化鈉溶液來吸收二氧化硫氣體，待完全反應后，測得所得溶液的質量為112.8克，求氫氧化鈉溶液的質量分數是多少？

Answer 1

分析：[分析]根據氫氣是無色無味的氣體分析
[實驗探究]根據二氧化硫易溶于水且呈酸性，以及氫氣還原氧化銅的現象分析
[問題討論]（1）根據每個裝置中的藥品及性質分析其作用
（2）根據方程式書寫原則書寫
（3）根據金屬與硫酸反應的特點分析
（4）根據二氧化硫的溶解性以及空氣污染物分析
（5）根據化學方程式已知二氧化硫的質量求出氫氧化鈉溶液中溶質的質量分數

解答：解：[分析]因為氫氣是無色無味的氣體，而題目中產生的氣體是刺激性氣味氣體，故猜想Ⅱ錯誤；
[實驗探究]二氧化硫易溶于水，且溶于水呈酸性，能使紫色石蕊試液變紅，因此如果試管中的水面上升，試管中的液體變成紅色才能確定一定有二氧化硫．因為氣體通過裝置D后，CuO的銅網由黑色變為光亮的紅色，試管口有水霧出現，說明氣體中含有氫氣．
[問題討論]
（1）二氧化硫能與氫氧化鈉反應，因此裝置B中氫氧化鈉溶液用來吸收SO₂；裝置C用來干燥氣體（或吸收氣體中的水蒸氣）
（2）D處是氫氣還原氧化銅，化學方程式為H₂+CuO

△   .

Cu+H₂O
（3）金屬與濃硫酸反應不產生氫氣，但隨著Zn與濃H₂SO₄反應的進行，濃H₂SO₄濃度逐漸變稀，Zn與稀H₂SO₄反應可產生H₂
（4）因為二氧化硫易溶于水，不能用排水法收集；二氧化硫會污染空氣，不能排放到空氣中，因此最合適的收集方法是C
（5）解：設氫氧化鈉溶液的溶質質量分數為x
2NaOH+SO₂═Na₂SO₃+H₂O
80         64
100g×x   112.8g-100g

80

100g×x

=

64

12.8g

x=16%
答：氫氧化鈉溶液的溶質質量分數是16%
故答案為：[分析]氫氣是無色無味的氣體．
[實驗探究]：試管中的水面上升，試管中的液體變成紅色
[問題討論]
（1）裝置B中氫氧化鈉溶液用來吸收SO₂；裝置C用來干燥氣體（或吸收氣體中的水蒸氣）
（2）H₂+CuO

△   .

Cu+H₂O
（3）隨著Zn與濃H₂SO₄反應的進行，濃H₂SO₄濃度逐漸變稀，Zn與稀H₂SO₄反應可產生H₂
（4）C
（5）16%

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堿的部分性質，常見氣體的鑒別主要有氧氣、二氧化碳、氮氣、氫氣、空氣等，選擇鑒別方法時，要根據氣體性質的差異．