Question

（2013?丰台区二模）某地在对下水管道清淤的过程中有环卫工人不慎被管道中的毒气熏倒，这一消息引起化学兴趣小组同学的思考．
[提出问题]下水管道中的毒气有什么成分？
[查阅资料]
I．排污管道中的大部分有机物在一定条件下发酵会产生CO、CO₂、H₂S、CH₄等．
Ⅱ．CuSO₄溶液能吸收H₂S气体，并反应生成黑色沉淀．
[提出猜想]小组同学对排污管道气含有上述气体中最少3种成分的猜想如下：
猜想1：有CO、CO₂、H₂S；    
猜想2：有CO、CO₂、CH₄；
猜想3：有CO、H₂S、CH₄；    
猜想4：有

CO₂、H₂S、CH₄

；
猜想5：有CO、CO₂、H₂S、CH₄．
[实验方案]小组同学共同设计了如图所示的装置并进行探究（夹持仪器已省略）．
[问题讨论]
（1）如果A装置没有明显变化，则猜想

2

成立；如果B装置没有明显变化，则猜想

3

成立．
（2）装置C中NaOH溶液的作用是

吸收CO₂

；若要进一步验证气体燃烧后的产物，操作是：迅速把烧杯倒过来，向烧杯内入

澄清的石灰水

，振荡．
（3）要验证气体中是否有CH₄，某同学认为图示装置有不足之处，需要在装置C与D之间加一个

干燥

装置．改进后，若气体燃烧，且D装置内壁出现

水雾

，则证明气体中一定含有CH₄．
（4）在验证过气体中含有CH₄后，为了进一步确定气体中是否含有CO，可以通过应用质量守恒分析元素组成的方法．将燃烧产物依次通过装置E和F，完成表格：

	实验操作	需要测定的数据
反应前	装置E和F中依次盛有 浓H2SO4（或无水CuSO4） 、 NaOH溶液 ．	分别称量吸收燃烧产物前装置E和F的质量 ．
反应后	将装置E和F从整套装置中拆卸下来．	分别称量吸收燃烧产物后装置E和F的质量．

数据处理及结论：如果燃烧产物中H₂O、CO₂的质量比小于

9：11

，则气体中含有CO．

Answer 1

分析：【提出猜想】根据四种物质中最少含有三种物质的组合情况考虑；
【实验方案】（1）结合题目中的信息：H₂S气体能与CuSO₄溶液反应生成黑色沉淀的性质；再观察图中实验步骤A中硫酸铜溶液是用来检验硫化氢，B中澄清石灰水是检验二氧化碳，根据现象分析解答；
（2）C中氢氧化钠溶液吸收混合气体中的二氧化碳，并据甲烷、一氧化碳燃烧生成二氧化碳，二氧化碳的检验进行解答；
（3）根据甲烷燃烧的产物的验证与所给仪器验证的不足之处考虑，再结合二氧化碳和甲烷的验证方法考虑；
（4）根据一氧化碳燃烧生成一氧化碳，甲烷燃烧生成二氧化碳和水设计实验进行判断，根据甲烷燃烧的方程式计算可知：甲烷燃烧生成的水和二氧化碳的质量比=9：11，所以若燃烧产物中H₂O、CO₂的质量比小于9：11，则气体中含有CO；因此须设计实验测量生成的二氧化碳和水的质量，测量水的质量用浓硫酸吸收、或用无水CuSO₄，测量二氧化碳用氢氧化钠溶液．

解答：解：【提出猜想】四种物质中最少含有三种物质的组合情况还缺少：CO₂、H₂S、CH₄；
【实验方案】
（1）因为H₂S气体有剧毒，能与CuSO₄溶液反应生成黑色沉淀，所以A装置没有明显变化，说明没有硫化氢气体，所以猜想2正确；由于猜想3中含有CO、H₂S、CH₄，不存在二氧化碳，所以通过澄清石灰水，没有明显现象；
（2）验证一氧化碳时，是通过气体燃烧是否生成二氧化碳，所以在点燃前把原来的二氧化碳除掉，所以氢氧化钠的作用是吸收二氧化碳；由于燃烧的产物中含有二氧化碳，验证二氧化碳的方法是通过澄清的石灰水；
（3）验证甲烷的方法是通过气体燃烧能生成二氧化碳和水考虑，由于气体通过ABC装置时都属于液体，所以需要一个干燥剂把原来的水分除掉，因为甲烷燃烧能生成水，所以烧杯壁上有水雾，因为浓硫酸具有吸水性，可以把生成的水吸收，因此可在C和D之间加一干燥装置，改进后，若气体燃烧，且D装置内壁仍出现水雾，则证明气体中一定含有CH₄；
（4）根据甲烷燃烧的方程式计算可知：甲烷燃烧生成的水和二氧化碳的质量比=9：11，所以若燃烧产物中H₂O、CO₂的质量比小于9：11，则气体中含有CO；因此须设计实验测量生成的二氧化碳和水的质量，测量水的质量用浓硫酸吸收，测量二氧化碳用氢氧化钠溶液；
故答案为：[提出猜想]CO₂、H₂S、CH₄；
[问题讨论]（1）2； 3；     
（2）吸收CO₂；  澄清石灰水；    
（3）干燥；   水雾；
（4）

	实验操作	需要的实验数据
反应前	浓H2SO4（或无水CuSO4）、NaOH溶液	分别称量吸收燃烧产物前装置E和F的质量．
反应后	将装置E和F从整套装置中拆卸下来．	分别称量吸收燃烧产物后装置E和F的质量．

数据处理及结论：9：11．

点评：本题能很好培养学生分析、提取信息，并应用信息结合所学知识分析、解答问题的能力，能优化学生的思维，解答时注意知识的前后连接、对应．