Question

在浓硫酸的催化作用下，固体草酸（H₂C₂O₄）受热分解生成碳的氧化物和水．某化学课外兴趣小组对碳的氧化物的成分进行了实验探究．
【提出问题】如何通过实验确定碳的氧化物的成分．
【收集资料】a．浓硫酸有吸水性，可用于干燥某些气体；b．氢氧化钠溶液可与CO₂反应，可除去CO₂气体．
【猜    想】

猜想1	猜想2	猜想3
只有CO	只有	CO和CO2都有

【设计实验】基于猜想3，兴趣小组同学设计了如下实验装置：

【实验探究】
①实验过程中观察到

 

装置（填字母）中的澄清石灰水变浑浊，证明有CO₂气体．
②实验过程中还观察到以下实验现象：
Ⅰ．C装置中澄清石灰水不变浑浊；
Ⅱ．E装置中黑色粉末变成红色；
Ⅲ．

 

，证明有CO气体．
【实验结论】通过实验探究证明：猜想3成立．草酸分解的化学方程式是：

 

．
【问题讨论】①C装置的作用是

 

；D装置的作用是

 

；②实验过程中：实验开始时，先点燃

 

处（E、F）酒精灯；在实验结束时，先熄灭

 

处酒精灯．
【计算】若有4.4g的二氧化碳通入到足量的澄清石灰水中，则理论上可以产生

 

g沉淀．若把等质量的CO₂先通过下列变化：CO₂→CO→CO₂（每步反应都进行完全），再将得到的CO₂通入足量的澄清石灰水中，会

 

g沉淀．
【问题延生】甲、乙图是验证人体呼出的气体中含有较多的二氧化碳的实验装置，瓶内均装入澄清的石灰水，请据图分析回答：
（1）如果吹气和吸气均选择弯管，在实验时，应向_

 

瓶吹气，向

 

瓶吸气．
（2）向两瓶内分别吹气、吸气后，石灰水明显变浑浊的是

 

瓶．在本实验中，起对照作用的是

 

瓶．

Answer 1

考点：实验探究物质的组成成分以及含量,常见气体的检验与除杂方法,吸入空气与呼出气体的比较,一氧化碳的化学性质,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式

专题：科学探究

分析：【猜想】根据猜想1和3分析；
【实验探究】（1）A装置中的澄清石灰水变浑浊，能够证明有CO₂气体；
（2）最后有二氧化碳生成，说明有CO存在；
【实验结论】根据猜想3成立可知，反应物、反应条件、生成物然后写出化学反应式即可；
【问题讨论】二氧化碳可以检验二氧化碳气体的存在；浓硫酸可以吸收水分；装置末端酒精灯可以处理尾气CO．
【计算】掌握质量守恒定律的内容中在化学反应前后，原子的种类及个数不会变化分析经过一系列变化后二氧化碳的质量变化，从而确定出沉淀的质量．
【问题延生】根据人体呼出气体和空气中二氧化碳含量不同来分析并对比实验装置．

解答：解：：【猜想】根据猜想1和3可知，猜想2是只有CO₂；
故答案为：CO₂．
【实验探究】（1）二氧化碳遇澄清石灰水，可使石灰水变浑浊，所以A装置中的澄清石灰水变浑浊，能够证明有CO₂气体；
故答案为：A．
（2）C装置中澄清石灰水不变浑浊，说明原有的二氧化碳已经被完全吸收；E装置中黑色粉末变成红色，说明氧化铜被还原；F中澄清石灰水变浑浊，说明有二氧化碳生成，说明还原气是CO．
故答案为：F中澄清石灰水变浑浊．
【实验结论】根据猜想3成立可知，生成物中有一氧化碳、二氧化碳、水，所以化学反应式是：H₂C₂O₄

浓硫酸  .

△

CO₂↑+CO↑+H₂O．
故答案为：H₂C₂O₄

浓硫酸  .

△

CO₂↑+CO↑+H₂O．
【问题讨论】①澄清石灰水可以检验二氧化碳气体的存在，所以C装置的作用是检验二氧化碳是否被完全吸收；浓硫酸可以吸收水分，所以D装置的作用是吸收水分；
故答案为：检验二氧化碳是否被完全吸收；吸收水分．②为防止一氧化碳污染空气，先点燃装置末端酒精灯处理尾气CO，防止污染空气；实验结束后，先熄灭E处的酒精灯，继续通入一氧化碳直到玻璃管冷却，再熄灭F处的酒精灯；故填：①检验二氧化碳是否被完全吸收；吸收水分；②F；E；
【计算】设生成碳酸钙的质量为x，则
CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O
44          100
4.4g         x

44

100

=

4.4g

x

x=10g
把等质量的CO₂先通过下列变化：CO₂→CO→CO₂（每步反应都进行完全），：①CO₂+C

高温  .

2CO②CO+CuO

△   .

Cu+CO₂可以看出原来的二氧化碳增加为原来的2倍，所以通入石灰水时沉淀的量也会是原来的二倍．
故答案为：10；20；
【问题延生】（1）吸气时应该用乙装置原因直玻璃管是插入到石灰水中，可以让外界的空气进入石灰水，如果用甲装置则会把石灰水直接吸入到口中．因此在实验时，应向甲瓶吹气，向乙瓶吸气．
（2）人在呼吸的时候，吸入的空气中含有较多氧气，在人体内会与组织细胞内的气体进行交换，这样呼出的气体与空气相比，氧气减少，二氧化碳增多，甲装置中石灰水的浑浊程度较大，说明呼出的气体二氧化碳较多．
（3）让外界的空气进入乙装置中的石灰水，目的就是起对照作用，来验证呼出的气体含有较多的二氧化碳．
故填：（1）甲；乙； （2）甲；（3）乙．

点评：此题是检验一氧化碳和二氧化碳的存在，就要我们熟悉一氧化碳和二氧化碳的性质特点．