Question

【題目】定性和定量是研究化學(xué)實驗的兩種方法，我們可以通過觀察某個實驗現(xiàn)象來定性認(rèn)識，也可以通過稱量化學(xué)反應(yīng)前后的質(zhì)量變化來定量研究。通常瓦斯氣體可能含有CO、CO2、CH4等氣體，某興趣小組為確定該氣體是否含有這三種氣體中的一種或幾種，初步設(shè)計了如下實驗方案供大家討論：

已知：CH4在加熱條件下會與氧化銅反應(yīng)生成銅、二氧化碳和水。

（1）實驗過程若發(fā)現(xiàn)A處澄清石灰水變渾濁，發(fā)生的化學(xué)方程式為_____。

（2）同學(xué)甲認(rèn)為，氧化鈣的作用是防止空氣中的_____對實驗造成干擾，小組成員一致同意。

（3）同學(xué)乙認(rèn)為，若裝置C中CuO變紅，則除了甲烷與CuO可能發(fā)生反應(yīng)外，還可能發(fā)生的反應(yīng)是_____；（用化學(xué)方程式表示）。

（4）裝置B中裝有足量NaOH溶液，其作用是: _____。

（5）同學(xué)丙認(rèn)為，欲通過D裝置中濃硫酸因吸收水分而增重，說明混合氣體中含有CH4的思路不嚴(yán)密，認(rèn)為需要在_____ （填序號） 間再增加一個裝有_____的洗氣瓶 （編號為F）,才能證明含有CH4。

（6）同學(xué)丁認(rèn)為該裝置存在著重大安全隱患，理由是_____。綜合上述討論，興趣小組將經(jīng)過處理后的混合氣體,通過改進(jìn)后的裝置進(jìn)行了實驗探究，請根據(jù)實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)填寫結(jié)論：

裝置	實驗現(xiàn)象/數(shù)據(jù)	實驗結(jié)論
A	石灰水變渾濁	通過實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，小組成員一致認(rèn)為該氣體樣品中含有_____。
B	無明顯現(xiàn)象
C	黑色粉末變成紅色
D	裝置D增重1.8g
E	裝置E增重2.2g

Answer 1

【答案】CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O 水 除去氣體中的二氧化碳 BC 濃硫酸 裝置中含有氧氣，加熱時可能會發(fā)生爆炸 CO2、CH4

【解析】

（1）二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，實驗過程若發(fā)現(xiàn)A處澄清石灰水變渾濁，發(fā)生的化學(xué)方程式為：CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O。

（2）氧化鈣能與水反應(yīng)，故氧化鈣的作用是防止空氣中的水對實驗造成干擾。

（3）一氧化碳具有還原性，能與金屬氧化物反應(yīng)，通常瓦斯氣體可能含有CO、CO2、CH4等氣體，故同學(xué)乙認(rèn)為，若裝置C中CuO變紅，則除了甲烷與CuO可能發(fā)生反應(yīng)外，還可能發(fā)生的反應(yīng)是。

（4）裝置B中裝有足量NaOH溶液，其作用是除去氣體中的二氧化碳。

（5）在通過NaOH溶液時，氣體中會混有水蒸氣，所以應(yīng)該先除去氣體中混有的水蒸氣，因為濃硫酸具有吸水性，故需要在BC間再增加一個裝有濃硫酸的洗氣瓶 （編號為F），才能證明含有CH4。

（6）同學(xué)丁認(rèn)為該裝置存在著重大安全隱患，理由是裝置中含有氧氣，加熱時可能會發(fā)生爆炸；裝置A中澄清石灰水變渾濁，說明原混合氣體中含有二氧化碳，裝置D增重1.8g，說明反應(yīng)生成水的質(zhì)量為1.8g。裝置E增重2.2g，說明反應(yīng)生成二氧化碳的質(zhì)量為2.2g，兩者的質(zhì)量比為1.8g：2.2g=9:11。根據(jù)化學(xué)方程式：CH4+4CuO4Cu+2H2O+CO2可以計算出反應(yīng)生成的水與二氧化碳的質(zhì)量比也為9:11，所以原混合氣體中不含有CO，該氣體樣品中含有CO2、CH4。