Question

6．水煤氣的主要成分是CO、H₂，還含有少量的CO₂和H₂O蒸氣．如圖所示裝置設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，以證明水煤氣中含有CO和H₂．試回答：

（1）連接上述各裝置的正確順序是（將甲、乙、丙、丁、戊填入方框內(nèi)）：水煤氣→丙→戊→甲→乙→丁（點(diǎn)燃尾氣）
（2）各裝置的作用是：
A．乙裝置通過檢驗(yàn)產(chǎn)生的水，來檢驗(yàn)氫氣．
B．丙裝置除去水煤氣中的二氧化碳，防止干擾一氧化碳的檢驗(yàn)．
C．丁裝置通過檢驗(yàn)產(chǎn)生的二氧化碳，來檢驗(yàn)一氧化碳．
D．戊裝置除去水煤氣中的水蒸氣，防止干擾氫氣的檢驗(yàn)．
（3）寫出丙中的離子方程式CO₂+2OH^-=H₂O+CO₃^2-．寫出丁中的離子方程式CO₂+Ca²⁺+2OH^-=H₂O+CaCO₃↓．

Answer 1

分析 （1）由于水煤氣中原來就混有CO₂和H₂O，所以必須先把它們除去，以排除干擾，除去CO₂的試液有NaOH溶液和Ca（OH）₂飽和溶液（石灰水），其中，NaOH易溶于水，溶液較濃，而Ca（OH）₂的溶解度很小，其飽和溶液仍是很稀的溶液，所以用NaOH溶液吸收CO₂，而用石灰水檢驗(yàn)CO₂．吸收H₂O的試劑有濃H₂SO₄和無水CuSO₄，其中濃H₂SO₄的吸水性比無水CuSO₄強(qiáng)，所以用濃H₂SO₄吸收H₂O，而用無水CuSO₄檢驗(yàn)H₂O．據(jù)此確定連接順序；
（2）A、無水硫酸銅遇水變藍(lán)，可用來檢驗(yàn)水的存在；
B、氫氧化鈉溶液可吸二氧化碳；
C、澄清石灰水可用來檢驗(yàn)二氧化碳的生成；
D、濃硫酸用作干燥劑，可用來吸收水分；
（3）丙中用氫氧化鈉除去水煤氣中的二氧化碳，生成碳酸鈉和水，丁中是用澄清石灰水檢驗(yàn)水煤氣與氧化銅反應(yīng)后生成的二氧化碳，根據(jù)電荷守恒書寫反應(yīng)的離子方程式．

解答 解：1．（1）確定裝置順序：由于混合氣在通過NaOH溶液時(shí)會(huì)帶出少量水分，所以應(yīng)先除去CO₂，再除去H₂O，然后使除去CO₂和H₂O后的氣體通過灼熱的CuO．反應(yīng)后生成的混合氣體，先通過無水
CuSO₄驗(yàn)證H₂O的生成，再通過澄清的石灰水驗(yàn)證CO₂的生成．如果先通過石灰水，由于會(huì)帶出少量水分而干擾水的檢驗(yàn)．所以裝置順序應(yīng)為：丙→戊→甲→乙→丁，
故答案為：丙→戊→甲→乙→丁；
（2）A、無水硫酸銅遇水變藍(lán)，如果無水硫酸銅變藍(lán)，就說明有水生成，也就是說，水煤氣中含有H₂，
故答案為：通過檢驗(yàn)產(chǎn)生的水，來檢驗(yàn)氫氣；
B、為除去水煤氣中的二氧化碳，防止干擾一氧化碳的檢驗(yàn)，我們可選用丙裝置，其中的氫氧化鈉溶液可吸二氧化碳，
故答案為：除去水煤氣中的二氧化碳，防止干擾一氧化碳的檢驗(yàn)；
C、澄清石灰水遇二氧化碳變渾濁，所以我們可以利用丁來驗(yàn)證CO₂的生成，進(jìn)而證明水煤氣中有CO，
故答案為：通過檢驗(yàn)產(chǎn)生的二氧化碳，來檢驗(yàn)一氧化碳；
D、濃硫酸可吸收水分，我們可以用戊裝置除去水煤氣中的水蒸氣，防止干擾氫氣的檢驗(yàn)，
故答案為：除去水煤氣中的水蒸氣，防止干擾氫氣的檢驗(yàn)．
（3）丙中用氫氧化鈉除去水煤氣中的二氧化碳，生成碳酸鈉和水，反應(yīng)的離子方程式為CO₂+2OH^-=H₂O+CO₃^2-，丁中是用澄清石灰水檢驗(yàn)水煤氣與氧化銅反應(yīng)后生成的二氧化碳，根反應(yīng)的離子方程式為CO₂+Ca²⁺+2OH^-=H₂O+CaCO₃↓，
故答案為：CO₂+2OH^-=H₂O+CO₃^2-；CO₂+Ca²⁺+2OH^-=H₂O+CaCO₃↓．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查物質(zhì)的檢驗(yàn)與分離，要求學(xué)生能根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)靈活運(yùn)用于實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，解題時(shí)根據(jù)題給裝置和CO、H₂的性質(zhì)，首先確定檢驗(yàn)CO和H₂的方法，一般采用間接檢驗(yàn)法；CO與CuO反應(yīng)生成Cu和CO₂，H₂與CuO反應(yīng)生成Cu和水；CO₂可使澄清石灰水變渾濁，H₂O可使無水CuSO₄變藍(lán)，根據(jù)這兩種現(xiàn)象可以證明CO₂和水的存在，也就間接證明CO和H₂的存在，題目難度中等級(jí)．