Question

（2013?豐臺區(qū)二模）某地在對下水管道清淤的過程中有環(huán)衛(wèi)工人不慎被管道中的毒氣熏倒，這一消息引起化學(xué)興趣小組同學(xué)的思考．
[提出問題]下水管道中的毒氣有什么成分？
[查閱資料]
I．排污管道中的大部分有機物在一定條件下發(fā)酵會產(chǎn)生CO、CO₂、H₂S、CH₄等．
Ⅱ．CuSO₄溶液能吸收H₂S氣體，并反應(yīng)生成黑色沉淀．
[提出猜想]小組同學(xué)對排污管道氣含有上述氣體中最少3種成分的猜想如下：
猜想1：有CO、CO₂、H₂S；    
猜想2：有CO、CO₂、CH₄；
猜想3：有CO、H₂S、CH₄；    
猜想4：有

CO₂、H₂S、CH₄

；
猜想5：有CO、CO₂、H₂S、CH₄．
[實驗方案]小組同學(xué)共同設(shè)計了如圖所示的裝置并進(jìn)行探究（夾持儀器已省略）．
[問題討論]
（1）如果A裝置沒有明顯變化，則猜想

2

成立；如果B裝置沒有明顯變化，則猜想

3

成立．
（2）裝置C中NaOH溶液的作用是

吸收CO₂

；若要進(jìn)一步驗證氣體燃燒后的產(chǎn)物，操作是：迅速把燒杯倒過來，向燒杯內(nèi)入

澄清的石灰水

，振蕩．
（3）要驗證氣體中是否有CH₄，某同學(xué)認(rèn)為圖示裝置有不足之處，需要在裝置C與D之間加一個

干燥

裝置．改進(jìn)后，若氣體燃燒，且D裝置內(nèi)壁出現(xiàn)

水霧

，則證明氣體中一定含有CH₄．
（4）在驗證過氣體中含有CH₄后，為了進(jìn)一步確定氣體中是否含有CO，可以通過應(yīng)用質(zhì)量守恒分析元素組成的方法．將燃燒產(chǎn)物依次通過裝置E和F，完成表格：

	實驗操作	需要測定的數(shù)據(jù)
反應(yīng)前	裝置E和F中依次盛有 濃H2SO4（或無水CuSO4） 、 NaOH溶液 ．	分別稱量吸收燃燒產(chǎn)物前裝置E和F的質(zhì)量 ．
反應(yīng)后	將裝置E和F從整套裝置中拆卸下來．	分別稱量吸收燃燒產(chǎn)物后裝置E和F的質(zhì)量．

數(shù)據(jù)處理及結(jié)論：如果燃燒產(chǎn)物中H₂O、CO₂的質(zhì)量比小于

9：11

，則氣體中含有CO．

Answer 1

分析：【提出猜想】根據(jù)四種物質(zhì)中最少含有三種物質(zhì)的組合情況考慮；
【實驗方案】（1）結(jié)合題目中的信息：H₂S氣體能與CuSO₄溶液反應(yīng)生成黑色沉淀的性質(zhì)；再觀察圖中實驗步驟A中硫酸銅溶液是用來檢驗硫化氫，B中澄清石灰水是檢驗二氧化碳，根據(jù)現(xiàn)象分析解答；
（2）C中氫氧化鈉溶液吸收混合氣體中的二氧化碳，并據(jù)甲烷、一氧化碳燃燒生成二氧化碳，二氧化碳的檢驗進(jìn)行解答；
（3）根據(jù)甲烷燃燒的產(chǎn)物的驗證與所給儀器驗證的不足之處考慮，再結(jié)合二氧化碳和甲烷的驗證方法考慮；
（4）根據(jù)一氧化碳燃燒生成一氧化碳，甲烷燃燒生成二氧化碳和水設(shè)計實驗進(jìn)行判斷，根據(jù)甲烷燃燒的方程式計算可知：甲烷燃燒生成的水和二氧化碳的質(zhì)量比=9：11，所以若燃燒產(chǎn)物中H₂O、CO₂的質(zhì)量比小于9：11，則氣體中含有CO；因此須設(shè)計實驗測量生成的二氧化碳和水的質(zhì)量，測量水的質(zhì)量用濃硫酸吸收、或用無水CuSO₄，測量二氧化碳用氫氧化鈉溶液．

解答：解：【提出猜想】四種物質(zhì)中最少含有三種物質(zhì)的組合情況還缺少：CO₂、H₂S、CH₄；
【實驗方案】
（1）因為H₂S氣體有劇毒，能與CuSO₄溶液反應(yīng)生成黑色沉淀，所以A裝置沒有明顯變化，說明沒有硫化氫氣體，所以猜想2正確；由于猜想3中含有CO、H₂S、CH₄，不存在二氧化碳，所以通過澄清石灰水，沒有明顯現(xiàn)象；
（2）驗證一氧化碳時，是通過氣體燃燒是否生成二氧化碳，所以在點燃前把原來的二氧化碳除掉，所以氫氧化鈉的作用是吸收二氧化碳；由于燃燒的產(chǎn)物中含有二氧化碳，驗證二氧化碳的方法是通過澄清的石灰水；
（3）驗證甲烷的方法是通過氣體燃燒能生成二氧化碳和水考慮，由于氣體通過ABC裝置時都屬于液體，所以需要一個干燥劑把原來的水分除掉，因為甲烷燃燒能生成水，所以燒杯壁上有水霧，因為濃硫酸具有吸水性，可以把生成的水吸收，因此可在C和D之間加一干燥裝置，改進(jìn)后，若氣體燃燒，且D裝置內(nèi)壁仍出現(xiàn)水霧，則證明氣體中一定含有CH₄；
（4）根據(jù)甲烷燃燒的方程式計算可知：甲烷燃燒生成的水和二氧化碳的質(zhì)量比=9：11，所以若燃燒產(chǎn)物中H₂O、CO₂的質(zhì)量比小于9：11，則氣體中含有CO；因此須設(shè)計實驗測量生成的二氧化碳和水的質(zhì)量，測量水的質(zhì)量用濃硫酸吸收，測量二氧化碳用氫氧化鈉溶液；
故答案為：[提出猜想]CO₂、H₂S、CH₄；
[問題討論]（1）2； 3；     
（2）吸收CO₂；  澄清石灰水；    
（3）干燥；   水霧；
（4）

	實驗操作	需要的實驗數(shù)據(jù)
反應(yīng)前	濃H2SO4（或無水CuSO4）、NaOH溶液	分別稱量吸收燃燒產(chǎn)物前裝置E和F的質(zhì)量．
反應(yīng)后	將裝置E和F從整套裝置中拆卸下來．	分別稱量吸收燃燒產(chǎn)物后裝置E和F的質(zhì)量．

數(shù)據(jù)處理及結(jié)論：9：11．

點評：本題能很好培養(yǎng)學(xué)生分析、提取信息，并應(yīng)用信息結(jié)合所學(xué)知識分析、解答問題的能力，能優(yōu)化學(xué)生的思維，解答時注意知識的前后連接、對應(yīng)．