Question

根據氣體的性質不同，可以對混合氣體的成分進行判斷．
（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．某課題組同學為驗證水煤氣的成分，設計的實驗裝置如圖所示．

請分析上面信息后回答：
①你認為驗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

吸收二氧化碳氣體

，裝置D的作用是

除去水蒸氣

；
③裝置E內觀察到的現象是

反應物由黑色變成紅色

；
④實驗中兩次用到裝置A，其目的分別是

驗證水煤氣含有水蒸氣

，

通過驗證生成物中有水蒸氣來證明水煤氣中含有氫氣

；
⑤請你設計一種尾氣處理方案：

將玻璃管改成尖嘴點燃或用氣球收集

．
（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，某同學取一定量該氣體按下圖所示裝置進行實驗（假設每步都充分反應或吸收），結果裝置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根據水能使白色硫酸銅變藍，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實驗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根據氫氣、一氧化碳具有還原性，據此進行分析解答．
④實驗中兩次用到裝置A，二氧化碳與澄清的石灰水反應有白色沉淀生成，兩次都是驗證二氧化碳的存在，但目的是不同的，結合裝置圖進行分析解答．
⑤根據一氧化碳有毒，會污染環境，應進行尾氣處理；
（2）首先根據各裝置的作用：①裝置可以檢驗是否含有二氧化碳，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；然后根據水和二氧化碳的質量可計算出二氧化碳和水的物質的量的比，進而可以確定氣體X的組成．

解答：解：（1）①水能使白色硫酸銅變藍，先通過無水硫酸銅是檢驗是否含有水的；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氣體，通過濃硫酸是除去原來的水蒸氣，通過氧化銅是檢驗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，因為氫氣還原氧化銅生成銅和水，所以是為了檢驗是否有氫氣的；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內觀察到的現象是：黑色粉末變成紅色．
④實驗中兩次用到裝置A，其目的分別是驗證水煤氣含有水蒸氣，通過驗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污染環境，可將玻璃管改成尖嘴點燃或用氣球收集．
（2）由題意可知：氣體X通過澄清石灰水時無明顯變化，說明一定不含二氧化碳；
該氣體燃燒后生成水和二氧化碳，因為裝置③增重1.8 g，說明生成了1.8g水，即有0.1mol水生成；因為裝置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

點燃  .

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

點燃  .

2H₂O；  2CO+O₂

點燃  .

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，那么最終一定會多生成水，二氧化碳和水的比例一定不會是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，那么最終一定會多生成二氧化碳，二氧化碳和水的比例也一定不會是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，如果反應物比例適當也會出現這種生成物比例；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吸收二氧化碳氣體；除去水蒸氣；
③反應物由黑色變成紅色；
④驗證水煤氣含有水蒸氣；通過驗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燃或用氣球收集．
（2）ABD

點評：本題難度不是很大，以實驗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，熟練掌握常見氣體的化學性質并能靈活運用是正確解答本題的關鍵．