Question

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．为确认其组成，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．（提示：碱石灰有吸水性；浓硫酸有吸水性；氢氧化钠能吸收二氧化碳）

下列关于气体X成分的分析中，一定不含有

CO₂

；
可能含有的组成（1）

CH₄

；（2）

CH₄和H₂、CO

；（3）

CO和H₂

；（4）

无

．

Answer 1

分析：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：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．

点评：气体燃烧产生了水蒸气和二氧化碳，说明该气体中既含有氢元素，也含有碳元素，然后根据所给数据仔细分析．