(2013?豐臺(tái)區(qū)二模)某地在對(duì)下水管道清淤的過(guò)程中有環(huán)衛(wèi)工人不慎被管道中的毒氣熏倒,這一消息引起化學(xué)興趣小組同學(xué)的思考.
[提出問(wèn)題]下水管道中的毒氣有什么成分?
[查閱資料]
I.排污管道中的大部分有機(jī)物在一定條件下發(fā)酵會(huì)產(chǎn)生CO、CO2、H2S、CH4等.
Ⅱ.CuSO4溶液能吸收H2S氣體,并反應(yīng)生成黑色沉淀.
[提出猜想]小組同學(xué)對(duì)排污管道氣含有上述氣體中最少3種成分的猜想如下:
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
CO2、H2S、CH4
;
猜想5:有CO、CO2、H2S、CH4
[實(shí)驗(yàn)方案]小組同學(xué)共同設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置并進(jìn)行探究(夾持儀器已省略).
[問(wèn)題討論]
(1)如果A裝置沒(méi)有明顯變化,則猜想
2
2
成立;如果B裝置沒(méi)有明顯變化,則猜想
3
3
成立.
(2)裝置C中NaOH溶液的作用是
吸收CO2
吸收CO2
;若要進(jìn)一步驗(yàn)證氣體燃燒后的產(chǎn)物,操作是:迅速把燒杯倒過(guò)來(lái),向燒杯內(nèi)入
澄清的石灰水
澄清的石灰水
,振蕩.
(3)要驗(yàn)證氣體中是否有CH4,某同學(xué)認(rèn)為圖示裝置有不足之處,需要在裝置C與D之間加一個(gè)
干燥
干燥
裝置.改進(jìn)后,若氣體燃燒,且D裝置內(nèi)壁出現(xiàn)
水霧
水霧
,則證明氣體中一定含有CH4
(4)在驗(yàn)證過(guò)氣體中含有CH4后,為了進(jìn)一步確定氣體中是否含有CO,可以通過(guò)應(yīng)用質(zhì)量守恒分析元素組成的方法.將燃燒產(chǎn)物依次通過(guò)裝置E和F,完成表格:
實(shí)驗(yàn)操作 需要測(cè)定的數(shù)據(jù)
反應(yīng)前 裝置E和F中依次盛有
濃H2SO4(或無(wú)水CuSO4
濃H2SO4(或無(wú)水CuSO4

NaOH溶液
NaOH溶液

分別稱(chēng)量吸收燃燒產(chǎn)物前裝置E和F的質(zhì)量
分別稱(chēng)量吸收燃燒產(chǎn)物前裝置E和F的質(zhì)量
反應(yīng)后 將裝置E和F從整套裝置中拆卸下來(lái). 分別稱(chēng)量吸收燃燒產(chǎn)物后裝置E和F的質(zhì)量.
數(shù)據(jù)處理及結(jié)論:如果燃燒產(chǎn)物中H2O、CO2的質(zhì)量比小于
9:11
9:11
,則氣體中含有CO.
分析:【提出猜想】根據(jù)四種物質(zhì)中最少含有三種物質(zhì)的組合情況考慮;
【實(shí)驗(yàn)方案】(1)結(jié)合題目中的信息:H2S氣體能與CuSO4溶液反應(yīng)生成黑色沉淀的性質(zhì);再觀察圖中實(shí)驗(yàn)步驟A中硫酸銅溶液是用來(lái)檢驗(yàn)硫化氫,B中澄清石灰水是檢驗(yàn)二氧化碳,根據(jù)現(xiàn)象分析解答;
(2)C中氫氧化鈉溶液吸收混合氣體中的二氧化碳,并據(jù)甲烷、一氧化碳燃燒生成二氧化碳,二氧化碳的檢驗(yàn)進(jìn)行解答;
(3)根據(jù)甲烷燃燒的產(chǎn)物的驗(yàn)證與所給儀器驗(yàn)證的不足之處考慮,再結(jié)合二氧化碳和甲烷的驗(yàn)證方法考慮;
(4)根據(jù)一氧化碳燃燒生成一氧化碳,甲烷燃燒生成二氧化碳和水設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行判斷,根據(jù)甲烷燃燒的方程式計(jì)算可知:甲烷燃燒生成的水和二氧化碳的質(zhì)量比=9:11,所以若燃燒產(chǎn)物中H2O、CO2的質(zhì)量比小于9:11,則氣體中含有CO;因此須設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量生成的二氧化碳和水的質(zhì)量,測(cè)量水的質(zhì)量用濃硫酸吸收、或用無(wú)水CuSO4,測(cè)量二氧化碳用氫氧化鈉溶液.
解答:解:【提出猜想】四種物質(zhì)中最少含有三種物質(zhì)的組合情況還缺少:CO2、H2S、CH4;
【實(shí)驗(yàn)方案】
(1)因?yàn)镠2S氣體有劇毒,能與CuSO4溶液反應(yīng)生成黑色沉淀,所以A裝置沒(méi)有明顯變化,說(shuō)明沒(méi)有硫化氫氣體,所以猜想2正確;由于猜想3中含有CO、H2S、CH4,不存在二氧化碳,所以通過(guò)澄清石灰水,沒(méi)有明顯現(xiàn)象;
(2)驗(yàn)證一氧化碳時(shí),是通過(guò)氣體燃燒是否生成二氧化碳,所以在點(diǎn)燃前把原來(lái)的二氧化碳除掉,所以氫氧化鈉的作用是吸收二氧化碳;由于燃燒的產(chǎn)物中含有二氧化碳,驗(yàn)證二氧化碳的方法是通過(guò)澄清的石灰水;
(3)驗(yàn)證甲烷的方法是通過(guò)氣體燃燒能生成二氧化碳和水考慮,由于氣體通過(guò)ABC裝置時(shí)都屬于液體,所以需要一個(gè)干燥劑把原來(lái)的水分除掉,因?yàn)榧淄槿紵苌伤,所以燒杯壁上有水霧,因?yàn)闈饬蛩峋哂形,可以把生成的水吸收,因此可在C和D之間加一干燥裝置,改進(jìn)后,若氣體燃燒,且D裝置內(nèi)壁仍出現(xiàn)水霧,則證明氣體中一定含有CH4;
(4)根據(jù)甲烷燃燒的方程式計(jì)算可知:甲烷燃燒生成的水和二氧化碳的質(zhì)量比=9:11,所以若燃燒產(chǎn)物中H2O、CO2的質(zhì)量比小于9:11,則氣體中含有CO;因此須設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量生成的二氧化碳和水的質(zhì)量,測(cè)量水的質(zhì)量用濃硫酸吸收,測(cè)量二氧化碳用氫氧化鈉溶液;
故答案為:[提出猜想]CO2、H2S、CH4
[問(wèn)題討論](1)2; 3;     
(2)吸收CO2;  澄清石灰水;    
(3)干燥;   水霧;
(4)
實(shí)驗(yàn)操作 需要的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
反應(yīng)前 濃H2SO4(或無(wú)水CuSO4)、NaOH溶液  分別稱(chēng)量吸收燃燒產(chǎn)物前裝置E和F的質(zhì)量.
反應(yīng)后 將裝置E和F從整套裝置中拆卸下來(lái). 分別稱(chēng)量吸收燃燒產(chǎn)物后裝置E和F的質(zhì)量.
數(shù)據(jù)處理及結(jié)論:9:11.
點(diǎn)評(píng):本題能很好培養(yǎng)學(xué)生分析、提取信息,并應(yīng)用信息結(jié)合所學(xué)知識(shí)分析、解答問(wèn)題的能力,能優(yōu)化學(xué)生的思維,解答時(shí)注意知識(shí)的前后連接、對(duì)應(yīng).
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