Question

13．興趣小組同學為了弄清即將維修的沼氣池中氣體的成分，進行了有關(guān)實驗．請你與他們一起完成以下探究活動：
【收集氣體】將不加蓋的礦泉水瓶裝滿水，用細繩吊入池中，再用木棍撥動使瓶中的水全部倒出（見圖1），然后迅速拉起礦泉水瓶，蓋上瓶蓋．這種方法屬于排水集氣法．

【對氣體猜想】
猜想Ⅰ．全部是CH₄；   
猜想Ⅱ．全部是CO；
猜想Ⅲ．全部是CO₂；   
猜想Ⅳ．是CH₄和CO₂的混合氣體．
【實驗和推斷】（見圖3）

（1）若“現(xiàn)象a”為石灰水變渾濁，則說明氣體中含有二氧化碳氣體．
（2）步驟②的目的是除去收集到（或礦泉水瓶中）的氣體中的CO₂；步驟③“注水裝置”應選圖2中的ii（填序號）．
（3）若“現(xiàn)象b”為杯壁有水霧出現(xiàn)，有同學認為“猜想Ⅰ或Ⅳ”成立，其反應方程式為：CH₄+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$CO₂+2H₂O；另有同學認為此現(xiàn)象不能證明收集到的氣體中一定含有氫元素，理由是收集的氣體中本身含有水蒸氣；要排除這種干擾可采取的措施是在點燃的尖嘴管前加裝一個干燥裝置．
（4）采�。�3）中的排除干擾措施后：若“現(xiàn)象a、b”無明顯現(xiàn)象，“現(xiàn)象c”石灰水變渾濁，則證明“猜想II”成立；若“現(xiàn)象a、c”均為石灰水變渾濁，“現(xiàn)象b”為杯壁有水霧，則證明“猜想IV”成立．

Answer 1

分析 【收集氣體】根據(jù)圖示收集氣體的操作特點，判斷收集氣體的方法；
【實驗和推斷】推斷題是初中化學試題中常見但卻十分重要的一類題型．本題可用逆推法，了解現(xiàn)象與本質(zhì)的聯(lián)系．
（1）二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，通常利用這一變化檢驗氣體為二氧化碳；
（2）步驟②加入適量的氫氧化鈉溶液的作用為：吸收二氧化碳氣體，以防干擾試驗；步驟③“注水裝置”應選下圖中的有控制開關(guān)的裝置，以防氣體逸出，所以選ⅱ．
（3）若“現(xiàn)象b”為杯壁有水霧出現(xiàn)，有同學認為“猜想Ⅰ或Ⅳ”成立，是由于甲烷燃燒的可生成水；因為收集的氣體中本身含有水蒸汽，所以在點燃的尖嘴管前加裝一個干燥裝置，排除干擾；
（4）分析所出現(xiàn)實驗現(xiàn)象的原因，判斷氣體組成，得出猜想成立：若“現(xiàn)象a、b”無明顯現(xiàn)象，“現(xiàn)象c”石灰水變渾濁，則證明原氣體不含二氧化碳和甲烷，全部為CO；若“現(xiàn)象a、c”均為石灰水變渾濁，“現(xiàn)象b”為杯壁有水霧，則證明氣體中含有甲烷和二氧化碳．

解答 解：【收集氣體】根據(jù)圖示，采取排出瓶內(nèi)的水收集氣體的操作特點，可判斷收集氣體的方法為排水集氣法；
【實驗和推斷】（1）澄清石灰水變渾濁，可判斷氣體為二氧化碳；
（2）氫氧化鈉溶液的作用為：吸收二氧化碳氣體，以防干擾試驗；步驟③“注水裝置”應選有控制開關(guān)的裝置ⅱ．
（3）甲烷燃燒生成二氧化碳和水，化學方程式為：CH₄+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$CO₂+2H₂O，會杯壁有水霧出現(xiàn)，因此認為含有甲烷氣體的“猜想Ⅰ或Ⅳ”成立；因為收集的氣體中本身含有水蒸汽，為了排除原有水蒸氣的干擾，在點燃的尖嘴管前加裝一個干燥裝置；
（4）采取（3）中的排除干擾措施后：若“現(xiàn)象a、b”無明顯現(xiàn)象，則證明原氣體不含二氧化碳，燃燒后也不生成水，“現(xiàn)象c”石灰水變渾濁，燃燒后生成了二氧化碳，則證明原氣體只含有CO，故猜想II成立；若“現(xiàn)象a、c”均為石灰水變渾濁，說明原氣體有二氧化碳，反應中也有生成的二氧化碳，“現(xiàn)象b”為杯壁有水霧，則證明氣體中含有甲烷，故猜想IV成立．
故答案為：【收集氣體】排水；
【實驗和推斷】（1）CO₂（或二氧化碳）；
（2）除去收集到（或礦泉水瓶中）的氣體中的CO₂，ⅱ；
（3）CH₄+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$CO₂+2H₂O，收集的氣體中本身含有水蒸氣，在點燃的尖嘴管前加裝一個干燥裝置；
（4）Ⅱ，Ⅳ．

點評 從題目中挖出一些明顯或隱含的條件，抓住突破口（現(xiàn)象特征、反應特征及結(jié)構(gòu)特征），導出結(jié)論，最后別忘了把結(jié)論代入原題中驗證，若“路”走得通則已經(jīng)成功．