Question

6．水煤气的主要成分是CO、H₂，还含有少量的CO₂和H₂O蒸气．如图所示装置设计一个实验，以证明水煤气中含有CO和H₂．试回答：

（1）连接上述各装置的正确顺序是（将甲、乙、丙、丁、戊填入方框内）：水煤气→丙→戊→甲→乙→丁（点燃尾气）
（2）各装置的作用是：
A．乙装置通过检验产生的水，来检验氢气．
B．丙装置除去水煤气中的二氧化碳，防止干扰一氧化碳的检验．
C．丁装置通过检验产生的二氧化碳，来检验一氧化碳．
D．戊装置除去水煤气中的水蒸气，防止干扰氢气的检验．
（3）写出丙中的离子方程式CO₂+2OH^-=H₂O+CO₃^2-．写出丁中的离子方程式CO₂+Ca²⁺+2OH^-=H₂O+CaCO₃↓．

Answer 1

分析 （1）由于水煤气中原来就混有CO₂和H₂O，所以必须先把它们除去，以排除干扰，除去CO₂的试液有NaOH溶液和Ca（OH）₂饱和溶液（石灰水），其中，NaOH易溶于水，溶液较浓，而Ca（OH）₂的溶解度很小，其饱和溶液仍是很稀的溶液，所以用NaOH溶液吸收CO₂，而用石灰水检验CO₂．吸收H₂O的试剂有浓H₂SO₄和无水CuSO₄，其中浓H₂SO₄的吸水性比无水CuSO₄强，所以用浓H₂SO₄吸收H₂O，而用无水CuSO₄检验H₂O．据此确定连接顺序；
（2）A、无水硫酸铜遇水变蓝，可用来检验水的存在；
B、氢氧化钠溶液可吸二氧化碳；
C、澄清石灰水可用来检验二氧化碳的生成；
D、浓硫酸用作干燥剂，可用来吸收水分；
（3）丙中用氢氧化钠除去水煤气中的二氧化碳，生成碳酸钠和水，丁中是用澄清石灰水检验水煤气与氧化铜反应后生成的二氧化碳，根据电荷守恒书写反应的离子方程式．

解答 解：1．（1）确定装置顺序：由于混合气在通过NaOH溶液时会带出少量水分，所以应先除去CO₂，再除去H₂O，然后使除去CO₂和H₂O后的气体通过灼热的CuO．反应后生成的混合气体，先通过无水
CuSO₄验证H₂O的生成，再通过澄清的石灰水验证CO₂的生成．如果先通过石灰水，由于会带出少量水分而干扰水的检验．所以装置顺序应为：丙→戊→甲→乙→丁，
故答案为：丙→戊→甲→乙→丁；
（2）A、无水硫酸铜遇水变蓝，如果无水硫酸铜变蓝，就说明有水生成，也就是说，水煤气中含有H₂，
故答案为：通过检验产生的水，来检验氢气；
B、为除去水煤气中的二氧化碳，防止干扰一氧化碳的检验，我们可选用丙装置，其中的氢氧化钠溶液可吸二氧化碳，
故答案为：除去水煤气中的二氧化碳，防止干扰一氧化碳的检验；
C、澄清石灰水遇二氧化碳变浑浊，所以我们可以利用丁来验证CO₂的生成，进而证明水煤气中有CO，
故答案为：通过检验产生的二氧化碳，来检验一氧化碳；
D、浓硫酸可吸收水分，我们可以用戊装置除去水煤气中的水蒸气，防止干扰氢气的检验，
故答案为：除去水煤气中的水蒸气，防止干扰氢气的检验．
（3）丙中用氢氧化钠除去水煤气中的二氧化碳，生成碳酸钠和水，反应的离子方程式为CO₂+2OH^-=H₂O+CO₃^2-，丁中是用澄清石灰水检验水煤气与氧化铜反应后生成的二氧化碳，根反应的离子方程式为CO₂+Ca²⁺+2OH^-=H₂O+CaCO₃↓，
故答案为：CO₂+2OH^-=H₂O+CO₃^2-；CO₂+Ca²⁺+2OH^-=H₂O+CaCO₃↓．

点评 本题主要考查物质的检验与分离，要求学生能根据物质的性质灵活运用于实验方案的设计，解题时根据题给装置和CO、H₂的性质，首先确定检验CO和H₂的方法，一般采用间接检验法；CO与CuO反应生成Cu和CO₂，H₂与CuO反应生成Cu和水；CO₂可使澄清石灰水变浑浊，H₂O可使无水CuSO₄变蓝，根据这两种现象可以证明CO₂和水的存在，也就间接证明CO和H₂的存在，题目难度中等级．