Question

根據(jù)氣體的性質(zhì)不同，可以對(duì)混合氣體的成分進(jìn)行判斷．
（1）水煤氣是將水蒸氣通過灼熱的焦炭而生成的氣體，主要成分是一氧化碳、氫氣及少量的二氧化碳和水蒸氣．某課題組同學(xué)為驗(yàn)證水煤氣的成分，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示．

請(qǐng)分析上面信息后回答：
①你認(rèn)為驗(yàn)證水煤氣中各成分的順序依次是

H₂O、CO₂、H₂、CO

；
②裝置C的目的是

吸收二氧化碳?xì)怏w

，裝置D的作用是

除去水蒸氣

；
③裝置E內(nèi)觀察到的現(xiàn)象是

反應(yīng)物由黑色變成紅色

；
④實(shí)驗(yàn)中兩次用到裝置A，其目的分別是

驗(yàn)證水煤氣含有水蒸氣

，

通過驗(yàn)證生成物中有水蒸氣來證明水煤氣中含有氫氣

；
⑤請(qǐng)你設(shè)計(jì)一種尾氣處理方案：

將玻璃管改成尖嘴點(diǎn)燃或用氣球收集

．
（2）某無色氣體X可能含有氫氣、一氧化碳、二氧化碳和甲烷四種氣體中的一種或兩種．為確定其組成，某同學(xué)取一定量該氣體按下圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（假設(shè)每步都充分反應(yīng)或吸收），結(jié)果裝置①中無明顯變化，裝置③增重1.8g，裝置④增重2.2g．

下列關(guān)于氣體X成分的分析中，正確的是

ABD

A．一定沒有二氧化碳        B．可能只有甲烷
C．可能含有甲烷和氫氣      D．可能含有氫氣和一氧化碳
E．可能含有甲烷和一氧化碳．

Answer 1

分析：（1）①根據(jù)水能使白色硫酸銅變藍(lán)，二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，氫氣還原氧化銅能生成水，一氧化碳還原氧化銅生成二氧化碳考慮本題；
②實(shí)驗(yàn)室常用氫氧化鈉溶液來吸收二氧化碳，用濃硫酸來干燥氣體．
③根據(jù)氫氣、一氧化碳具有還原性，據(jù)此進(jìn)行分析解答．
④實(shí)驗(yàn)中兩次用到裝置A，二氧化碳與澄清的石灰水反應(yīng)有白色沉淀生成，兩次都是驗(yàn)證二氧化碳的存在，但目的是不同的，結(jié)合裝置圖進(jìn)行分析解答．
⑤根據(jù)一氧化碳有毒，會(huì)污染環(huán)境，應(yīng)進(jìn)行尾氣處理；
（2）首先根據(jù)各裝置的作用：①裝置可以檢驗(yàn)是否含有二氧化碳，堿石灰能吸收水分和酸性氣體，濃硫酸是用來吸收水分的，氫氧化鈉溶液用來吸收二氧化碳．裝置①中無明顯變化，說明一定沒有CO₂；裝置③增重1.8 g，說明生成了1.8g水；裝置④增重2.2 g，說明生成了2.2g二氧化碳；然后根據(jù)水和二氧化碳的質(zhì)量可計(jì)算出二氧化碳和水的物質(zhì)的量的比，進(jìn)而可以確定氣體X的組成．

解答：解：（1）①水能使白色硫酸銅變藍(lán)，先通過無水硫酸銅是檢驗(yàn)是否含有水的；二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，再通過石灰水是檢驗(yàn)是否含有二氧化碳的；再通過氫氧化鈉是除去原來的二氧化碳?xì)怏w，通過濃硫酸是除去原來的水蒸氣，通過氧化銅是檢驗(yàn)是否含有還原性氣體，再通過無水硫酸銅，是看是否有水生成，因?yàn)闅錃膺�原氧化銅生成銅和水，所以是為了檢驗(yàn)是否有氫氣的；最后通過澄清石灰水是看有沒有二氧化碳生成，由于一氧化碳還原氧化銅生成銅和二氧化碳，所以是為了檢驗(yàn)是否含有一氧化碳的；
②由于氫氧化鈉溶液能與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和水，裝置C可吸收二氧化碳；濃硫酸具有吸水性，則裝置D的作用是：除去水蒸氣．
③在加熱的條件下，一氧化碳和氫氣能將氧化銅還原為銅，則裝置E內(nèi)觀察到的現(xiàn)象是：黑色粉末變成紅色．
④實(shí)驗(yàn)中兩次用到裝置A，其目的分別是驗(yàn)證水煤氣含有水蒸氣，通過驗(yàn)證生成物中有水蒸氣來證明水煤氣中含有氫氣．
⑤一氧化碳有毒，直接排放到空氣中會(huì)污染環(huán)境，可將玻璃管改成尖嘴點(diǎn)燃或用氣球收集．
（2）由題意可知：氣體X通過澄清石灰水時(shí)無明顯變化，說明一定不含二氧化碳；
該氣體燃燒后生成水和二氧化碳，因?yàn)檠b置③增重1.8 g，說明生成了1.8g水，即有0.1mol水生成；因?yàn)檠b置④增重2.2g，說明有0.05mol二氧化碳生成，則生成的二氧化碳和水的比是1：2；
CH₄+2O₂

點(diǎn)燃  .

2H₂O+CO₂
            2     1
0.05mol    0.1mol  0.05mol
2H₂+O₂

點(diǎn)燃  .

2H₂O；  2CO+O₂

點(diǎn)燃  .

2CO₂
觀察方程式可知，如果是純甲烷燃燒符合條件，但是一旦加入了只生成水的氫氣，那么最終一定會(huì)多生成水，二氧化碳和水的比例一定不會(huì)是1：2，故不可能是甲烷和氫氣的混合物；如果加入了只生成二氧化碳的CO，那么最終一定會(huì)多生成二氧化碳，二氧化碳和水的比例也一定不會(huì)是1：2，故不可能是甲烷和一氧化碳的混合物；一氧化碳燃燒只生成CO₂，H₂只燃燒生成H₂O，如果反應(yīng)物比例適當(dāng)也會(huì)出現(xiàn)這種生成物比例；故X的組成可能是①只有甲烷，②可能含有氫氣和一氧化碳，③可能同時(shí)含有甲烷、氫氣和一氧化碳，故選ABD．
故答案為：（1）①H₂O、CO₂、H₂、CO；
②吸收二氧化碳?xì)怏w；除去水蒸氣；
③反應(yīng)物由黑色變成紅色；
④驗(yàn)證水煤氣含有水蒸氣；通過驗(yàn)證生成物中有水蒸氣來證明水煤氣中含有氫氣；
⑤將玻璃管改成尖嘴點(diǎn)燃或用氣球收集．
（2）ABD

點(diǎn)評(píng)：本題難度不是很大，以實(shí)驗(yàn)探究的形式考查常見氣體氫氣、一氧化碳、二氧化碳和水蒸氣的性質(zhì)，熟練掌握常見氣體的化學(xué)性質(zhì)并能靈活運(yùn)用是正確解答本題的關(guān)鍵．