Question

（10分）興趣小組同學為了弄清即將維修的沼氣池中氣體的成分，進行了有關實驗。請你與他們一起完成以下探究活動：
【收集氣體】將不加蓋的礦泉水瓶裝滿水，用細繩吊入池中，再用木棍撥動使瓶中的水全部倒出（見右圖），然后迅速拉起礦泉水瓶，蓋上瓶蓋。這種方法屬于         集氣法。
 
【對氣體猜想】
猜想Ⅰ．全部是CH₄；  猜想Ⅱ．全部是CO；
猜想Ⅲ．全部是CO₂；  猜想Ⅳ．是CH₄和CO₂的混合氣體。
【實驗和推斷】

（1）若“現象a”為石灰水變渾濁，則說明氣體中含有         氣體。
（2）步驟②的目的是           ；步驟③“注水裝置”應選右圖中的     （填序號）。

（3）若“現象b”為杯壁有水霧出現，有同學認為“猜想Ⅰ或Ⅳ”成立，其反應方程式為：      
                               ；另有同學認為此現象不能證明收集到的氣體中一定含有氫元素，理由是                            ；要排除這種干擾可采取的措施是                                                          。
（4）采取（3）中的排除干擾措施后：若“現象a、b”無明顯現象，“現象c”石灰水變渾濁，則證明“猜想   ”成立；若“現象a、c”均為石灰水變渾濁，“現象b”為杯壁有水霧，則證明“猜想     ”成立。

Answer 1

（10分）
【收集氣體】（1分）排水     
【實驗和推斷】
（1）（1分）CO₂（或二氧化碳）
（2）（2分）除去收集到（或礦泉水瓶中）的氣體中的CO₂     ⅱ
（3）（4分）CH₄+2O₂CO₂+2H₂O（2分）   收集的氣體中本身含有水蒸汽（1分）  
在點燃的尖嘴管前加裝一個干燥裝置（或加裝一個裝堿石灰的干燥管，或加裝一個裝濃硫酸
的洗氣瓶。合理均給分。1分）
（4）（2分）Ⅱ Ⅳ

分析：【收集氣體】根據圖示收集氣體的操作特點，判斷收集氣體的方法；
【實驗和推斷】推斷題是初中化學試題中常見但卻十分重要的一類題型．本題可用逆推法，了解現象與本質的聯系．
（1）二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，通常利用這一變化檢驗氣體為二氧化碳；
（2）步驟②加入適量的氫氧化鈉溶液的作用為：吸收二氧化碳氣體，以防干擾試驗；步驟③“注水裝置”應選下圖中的有控制開關的裝置，以防氣體逸出，所以選ⅱ．
（3）若“現象b”為杯壁有水霧出現，有同學認為“猜想Ⅰ或Ⅳ”成立，是由于甲烷燃燒的可生成水；因為收集的氣體中本身含有水蒸汽，所以在點燃的尖嘴管前加裝一個干燥裝置，排除干擾；
（4）分析所出現實驗現象的原因，判斷氣體組成，得出猜想成立：若“現象a、b”無明顯現象，“現象c”石灰水變渾濁，則證明原氣體不含二氧化碳和甲烷，全部為CO；若“現象a、c”均為石灰水變渾濁，“現象b”為杯壁有水霧，則證明氣體中含有甲烷和二氧化碳．
解答：解：
【收集氣體】根據圖示，采取排出瓶內的水收集氣體的操作特點，可判斷收集氣體的方法為排水集氣法；
【實驗和推斷】
（1）澄清石灰水變渾濁，可判斷氣體為二氧化碳；
（2）氫氧化鈉溶液的作用為：吸收二氧化碳氣體，以防干擾試驗；步驟③“注水裝置”應選有控制開關的裝置ⅱ．
（3）甲烷燃燒生成二氧化碳和水，會杯壁有水霧出現，因此認為含有甲烷氣體的“猜想Ⅰ或Ⅳ”成立；因為收集的氣體中本身含有水蒸汽，為了排除原有水蒸氣的干擾，在點燃的尖嘴管前加裝一個干燥裝置；
（4）采取（3）中的排除干擾措施后：若“現象a、b”無明顯現象，則證明原氣體不含二氧化碳，燃燒后也不生成水，“現象c”石灰水變渾濁，燃燒后生成了二氧化碳，則證明原氣體只含有CO，故猜想II成立；若“現象a、c”均為石灰水變渾濁，說明原氣體有二氧化碳，反應中也有生成的二氧化碳，“現象b”為杯壁有水霧，則證明氣體中含有甲烷，故猜想IV成立．
故答案為：
【收集氣體】排水；
【實驗和推斷】（1）CO₂（或二氧化碳）；
（2）除去收集到（或礦泉水瓶中）的氣體中的CO₂；ⅱ；
（3）CH₄+2O₂CO₂+2H₂O；  收集的氣體中本身含有水蒸汽；  
（4）Ⅱ；Ⅳ．