(2013?梧州模擬)通過學(xué)習(xí),我們知道:沼氣的主要成分是甲烷.那么沼氣池中除了甲烷以外還有什么氣體呢?帶著這個(gè)疑問,我們學(xué)習(xí)小組的同學(xué)進(jìn)行了以下探究活動.
【查閱資料】①沼氣池中除了有甲烷外,還可能有CO、CO2、H2S等.
②H2S氣體有毒,能燃燒,能與CuSO4溶液反應(yīng)生成黑色CuS沉淀.
【收集氣體】將不加蓋的礦泉水瓶裝滿水,用細(xì)繩吊入池中,使瓶中的水全部倒出,然后迅速拉起礦泉水瓶,蓋上瓶蓋.這種方法屬于
排水
排水
集氣法.
【提出猜想】小組的同學(xué)對沼氣含有上述氣體中最少3種成分的猜想如下:
小吳的猜想:有CH4、CO、H2S
小周的猜想:有CH4、CO2、H2S
小施的猜想:有CH4、CO、CO2
我的猜想:有
CH4、CO、CO2、H2S
CH4、CO、CO2、H2S

【實(shí)驗(yàn)方案】小組的同學(xué)在老師的指導(dǎo)下,共同設(shè)計(jì)了下圖的裝置并進(jìn)行探究(除B外其它每步反應(yīng)或作用都是完全的)

【實(shí)驗(yàn)過程】
(1)A、B裝置中都產(chǎn)生明顯的現(xiàn)象,則沼氣中肯定含
H2S、CO2
H2S、CO2
氣體,A中變化的化學(xué)方程式為
H2S+CuSO4=CuS↓+H2SO4
H2S+CuSO4=CuS↓+H2SO4
,
B中變化的現(xiàn)象為
生成白色沉淀
生成白色沉淀
;
(2)裝置C的作用是
完全除去CO2,排除干擾.
完全除去CO2,排除干擾.
;
(3)裝置D中的藥品是
濃硫酸
濃硫酸
;
(4)實(shí)驗(yàn)過程中記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表
E裝置總質(zhì)量 F裝置總質(zhì)量
反應(yīng)前 156.6g 156.8g
反應(yīng)后 158.4g 159.0g
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】同學(xué)的猜想正確.
【拓展應(yīng)用】沼氣池的殘余物可作農(nóng)家肥,在清理沼氣池中的殘余物時(shí),從安全的角度考慮應(yīng)注意的事項(xiàng):
嚴(yán)禁煙火
嚴(yán)禁煙火
(答一點(diǎn)).
分析:【收集氣體】根據(jù)收集氣體的操作分析收集方法;
【提出猜想】根據(jù)沼氣池中除了有甲烷外,還可能有CO、CO2、H2S等分析猜想.
【實(shí)驗(yàn)過程】(1)根據(jù)氣體的性質(zhì)及A、B中出現(xiàn)的現(xiàn)象分析沼氣中肯定含的氣體,根據(jù)反應(yīng)寫出反應(yīng)的方程式,分析實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象;
(2)根據(jù)二氧化碳能與氫氧化鈉反應(yīng)分析裝置C的作用;
(3)根據(jù)氣體中含有水分分析D裝置中加入的物質(zhì);
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】根據(jù)E裝置增加的質(zhì)量是生成水的質(zhì)量,F(xiàn)裝置增加的質(zhì)量就是生產(chǎn)的二氧化碳的質(zhì)量,由此可以求出原混合物中含有的碳、氫元素的原子個(gè)數(shù)比,據(jù)此確定是否含有一氧化碳.
【拓展應(yīng)用】根據(jù)甲烷的可燃性和H2S的毒性分析在清理沼氣池中的殘余物時(shí),從安全的角度考慮應(yīng)注意的事項(xiàng).
解答:解:【收集氣體】由題意可知,將不加蓋的礦泉水瓶裝滿水,用細(xì)繩吊入池中,再將水全部倒出,手機(jī)了一瓶氣體,這種方法屬于排水集氣法.
【提出猜想】由沼氣池中除了有甲烷外,還可能有CO、CO2、H2S等氣體,則氣體的成分可能是CH4、CO、H2S或CH4、CO2、H2S或CH4、CO、CO2,還有可能是CH4、CO、CO2、H2S.所以,則我的猜想是:CH4、CO、CO2、H2S.
【實(shí)驗(yàn)過程】
(1)由于H2S能與CuSO4溶液反應(yīng)生成黑色CuS沉淀和硫酸,二氧化碳能是澄清的石灰水變渾濁,所以,則沼氣中肯定含H2S、CO2氣體,在A中發(fā)生的反應(yīng)的方程式是:H2S+CuSO4=Cu S↓+H2SO4;B中的現(xiàn)象是生成白色沉淀;
(2)由于二氧化碳能與氫氧化鈉反應(yīng),所以裝置C的作用是完全除去CO2,排除干擾;
(3)由于氣體中含有水分,D裝置中加入的物質(zhì)是濃硫酸,利用濃硫酸的吸水性除去水分;
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】由于濃硫酸能吸收水,E裝置增加的質(zhì)量是生成水的質(zhì)量,水的質(zhì)量為:158.4g-156.6g=1.8g,氫元素的質(zhì)量為:1.8g×
1×2
1×2+16
×100%=0.2g;由于氫氧化鈉能吸收二氧化碳,F(xiàn)裝置增加的質(zhì)量就是生成的二氧化碳的質(zhì)量,二氧化碳的質(zhì)量為:159.0g-156.8g=2.2g,碳元素的質(zhì)量為:2.2g×
12
12+16×2
×100%
=0.6g.碳、氫元素的原子個(gè)數(shù)比是比為:
0.6g
12
0.2g
1
=1:4,與甲烷中含有的碳?xì)湓拥膫(gè)數(shù)相同.所以,原混和物中不含有一氧化碳.所以,小周的猜想是正確的.
【拓展應(yīng)用】由于甲烷是可燃性的氣體,在清理沼氣池中的殘余物時(shí)要嚴(yán)禁煙火;由于沼氣中混有H2S,H2S有毒,在清理沼氣池中的殘余物時(shí),應(yīng)戴防毒面具等.
故答為:【收集氣體】排水;【提出猜想】CH4、CO、CO2、H2S;【實(shí)驗(yàn)過程】(1)H2S、CO2; H2S+CuSO4=Cu S↓+H2SO4;生成白色沉淀.(2)完全除去CO2,排除干擾;(3)濃硫酸;【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】小周
【拓展應(yīng)用】嚴(yán)禁煙火、戴防毒面具等.
點(diǎn)評:化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科,化學(xué)實(shí)驗(yàn)是考查的重點(diǎn)、難點(diǎn)和熱點(diǎn),掌握科學(xué)探究的環(huán)節(jié),熟悉基礎(chǔ)知識,是解題的前提
練習(xí)冊系列答案
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選項(xiàng) 實(shí)驗(yàn)事實(shí) 實(shí)驗(yàn)結(jié)論
A 某物質(zhì)可以導(dǎo)電 該物質(zhì)一定是金屬單質(zhì)
B 常溫下,測定某溶液的pH=13 該溶液一定呈堿性
C 某溶液能使石蕊溶液變藍(lán) 該溶液一定是NaOH
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選項(xiàng) 物質(zhì) 方法
A N2(O2 通過灼熱的銅網(wǎng)
B O2(水蒸氣) 通過盛濃硫酸的洗氣瓶
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3H2
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2SO42-
2SO42-
;(3)硝酸銨:
NH4NO3
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;(4)氫氧化鐵中鐵元素的化合價(jià):
+3
Fe
(OH)3
+3
Fe
(OH)3

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