Question

根据气体的性质不同，可以对混合气体的成分进行判断．
（1）水煤气是将水蒸气通过灼热的焦炭而生成的气体，主要成分是一氧化碳、氢气及少量的二氧化碳和水蒸气．某课题组同学为验证水煤气的成分，设计的实验装置如图所示．

请分析上面信息后回答：
①你认为验证水煤气中各成分的顺序依次是

H₂O、CO₂、H₂、CO

；
②装置C的目的是

吸收二氧化碳气体

，装置D的作用是

除去水蒸气

；
③装置E内观察到的现象是

反应物由黑色变成红色

；
④实验中两次用到装置A，其目的分别是

验证水煤气含有水蒸气

，

通过验证生成物中有水蒸气来证明水煤气中含有氢气

；
⑤请你设计一种尾气处理方案：

将玻璃管改成尖嘴点燃或用气球收集

．
（2）某无色气体X可能含有氢气、一氧化碳、二氧化碳和甲烷四种气体中的一种或两种．为确定其组成，某同学取一定量该气体按下图所示装置进行实验（假设每步都充分反应或吸收），结果装置①中无明显变化，装置③增重1.8g，装置④增重2.2g．

下列关于气体X成分的分析中，正确的是

ABD

A．一定没有二氧化碳        B．可能只有甲烷
C．可能含有甲烷和氢气      D．可能含有氢气和一氧化碳
E．可能含有甲烷和一氧化碳．

Answer 1

分析：（1）①根据水能使白色硫酸铜变蓝，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，氢气还原氧化铜能生成水，一氧化碳还原氧化铜生成二氧化碳考虑本题；
②实验室常用氢氧化钠溶液来吸收二氧化碳，用浓硫酸来干燥气体．
③根据氢气、一氧化碳具有还原性，据此进行分析解答．
④实验中两次用到装置A，二氧化碳与澄清的石灰水反应有白色沉淀生成，两次都是验证二氧化碳的存在，但目的是不同的，结合装置图进行分析解答．
⑤根据一氧化碳有毒，会污染环境，应进行尾气处理；
（2）首先根据各装置的作用：①装置可以检验是否含有二氧化碳，碱石灰能吸收水分和酸性气体，浓硫酸是用来吸收水分的，氢氧化钠溶液用来吸收二氧化碳．装置①中无明显变化，说明一定没有CO₂；装置③增重1.8 g，说明生成了1.8g水；装置④增重2.2 g，说明生成了2.2g二氧化碳；然后根据水和二氧化碳的质量可计算出二氧化碳和水的物质的量的比，进而可以确定气体X的组成．

解答：解：（1）①水能使白色硫酸铜变蓝，先通过无水硫酸铜是检验是否含有水的；二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，再通过石灰水是检验是否含有二氧化碳的；再通过氢氧化钠是除去原来的二氧化碳气体，通过浓硫酸是除去原来的水蒸气，通过氧化铜是检验是否含有还原性气体，再通过无水硫酸铜，是看是否有水生成，因为氢气还原氧化铜生成铜和水，所以是为了检验是否有氢气的；最后通过澄清石灰水是看有没有二氧化碳生成，由于一氧化碳还原氧化铜生成铜和二氧化碳，所以是为了检验是否含有一氧化碳的；
②由于氢氧化钠溶液能与二氧化碳反应生成碳酸钠和水，装置C可吸收二氧化碳；浓硫酸具有吸水性，则装置D的作用是：除去水蒸气．
③在加热的条件下，一氧化碳和氢气能将氧化铜还原为铜，则装置E内观察到的现象是：黑色粉末变成红色．
④实验中两次用到装置A，其目的分别是验证水煤气含有水蒸气，通过验证生成物中有水蒸气来证明水煤气中含有氢气．
⑤一氧化碳有毒，直接排放到空气中会污染环境，可将玻璃管改成尖嘴点燃或用气球收集．
（2）由题意可知：气体X通过澄清石灰水时无明显变化，说明一定不含二氧化碳；
该气体燃烧后生成水和二氧化碳，因为装置③增重1.8 g，说明生成了1.8g水，即有0.1mol水生成；因为装置④增重2.2g，说明有0.05mol二氧化碳生成，则生成的二氧化碳和水的比是1：2；
CH₄+2O₂

点燃  .

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

点燃  .

2H₂O；  2CO+O₂

点燃  .

2CO₂
观察方程式可知，如果是纯甲烷燃烧符合条件，但是一旦加入了只生成水的氢气，那么最终一定会多生成水，二氧化碳和水的比例一定不会是1：2，故不可能是甲烷和氢气的混合物；如果加入了只生成二氧化碳的CO，那么最终一定会多生成二氧化碳，二氧化碳和水的比例也一定不会是1：2，故不可能是甲烷和一氧化碳的混合物；一氧化碳燃烧只生成CO₂，H₂只燃烧生成H₂O，如果反应物比例适当也会出现这种生成物比例；故X的组成可能是①只有甲烷，②可能含有氢气和一氧化碳，③可能同时含有甲烷、氢气和一氧化碳，故选ABD．
故答案为：（1）①H₂O、CO₂、H₂、CO；
②吸收二氧化碳气体；除去水蒸气；
③反应物由黑色变成红色；
④验证水煤气含有水蒸气；通过验证生成物中有水蒸气来证明水煤气中含有氢气；
⑤将玻璃管改成尖嘴点燃或用气球收集．
（2）ABD

点评：本题难度不是很大，以实验探究的形式考查常见气体氢气、一氧化碳、二氧化碳和水蒸气的性质，熟练掌握常见气体的化学性质并能灵活运用是正确解答本题的关键．