Question

4．城市排污管道中常因聚集有毒氣體而引發傷人事故．某學習小組想知道城市排污管道氣中可能的成分，并設計實驗對各成分進行檢驗．
查閱資料得知：①城市排污管道中可能含有較多的CO、CO₂、H₂S、CH₄等氣體；
②堿石灰可以吸收水蒸氣和CO₂；
③H₂S氣體有劇毒，能與CuSO₄溶液反應生成黑色沉淀；
④CH₄、CO均不與CuSO₄溶液、石灰水以及堿石灰反應．
小組同學設計了下圖所示的裝置（相關氣體在A、C裝置中吸收完全）．

請回答下列問題：
（1）若裝置A中出現黑色沉淀，則說明排污管道氣中含有H₂S（填化學式）．
（2）若排污管道氣中含有CO₂，則裝置B中觀察到的現象是出現白色沉淀，該反應的化學方程式是CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O．
（3）若裝置D中可見火焰，干燥的燒杯內壁有水霧出現，說明排污管道氣中含有甲烷．
（4）若取經裝置C后的氣體，使其完全燃燒，測定產物中水的質量[m（H₂O）]和二氧化碳的質量[m（CO₂）]．若樣品氣中含有CO，則$\frac{m（{H}_{2}O）}{m（C{O}_{2}）}$ 應滿足的關系是9：11（取最簡整數比）

Answer 1

分析 靈活運用CO的還原性，CO₂能使澄清石灰水變渾濁、CH₄燃燒生成二氧化碳和水的性質，結合題目中的信息：排污管道中的大部分有機物在一定條件下發酵會產生CO、CO₂、H₂S、CH₄等和H₂S氣體能與CuSO₄溶液反應生成黑色沉淀，再觀察圖中實驗步驟硫酸銅溶液檢驗二氧化碳，B澄清石灰水檢驗二氧化碳，C氫氧化鈉溶液吸收空氣中的二氧化碳，即可快速解答本題．

解答 解：（1）裝置A中是硫酸銅溶液，它與硫化氫反應生成黑色沉淀，若出現黑色渾濁證明排污管道氣含硫化氫，化學式為H₂S；
（2）裝置B中是澄清的石灰水，二氧化碳能使它變渾濁，若B裝置出現白色沉淀，說明排污管道氣含二氧化碳，化學方程式為：CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O；
（3）利用甲烷燃燒能夠產生水和二氧化碳，裝置D中可見火焰，干燥的燒杯內壁有水霧出現，CH₄+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$CO₂+2H₂O，說明排污管道氣中含有甲烷，要檢驗生成的二氧化碳，可使用澄清石灰水，澄清石灰水變渾濁即可證明生成了二氧化碳；
（4）根據反應的化學方程式CH₄+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$CO₂+2H₂O，純凈的甲烷氣體完全燃燒生成水與二氧化碳的質量比=（2×18）：44=9：11；如果排污管道氣含有CO則燃燒生成物中二氧化碳質量會增大，則反應后 $\frac{m（水）}{m（二氧化碳）}$＜9：11．
故答案為：（1）H₂S；
（2）出現白色沉淀，CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O；
（3）甲烷；
（4）9：11．

點評 利用信息的實驗探究題，只有熟練掌握物質的性質才能準確順利的得出正確答案．