Question

17．H₂、CO、CO₂、水蒸氣和CH₄都是初中化學常見的氣體．某無色無味氣體X和無色無味氣體Y可能含有上述五種氣體中的一種或兩種．為了確認氣體X和氣體Y的組成，同學們分組進行了實驗．
甲同學：研究無色氣體X的組成．
【查閱資料】
a．無水硫酸銅遇水由白色變為藍色．
b．堿石灰是固體氫氧化鈉和氧化鈣的混合物
c．氫氣、一氧化碳、甲烷均能在加熱的條件下與氧化銅反應．
【實驗過程】
同學們設計了如圖甲所示裝置，并進行了實驗（部分夾持儀器已略去）．
（1）裝置A中無水硫酸銅不變藍，裝置B中 澄清石灰水變渾濁．由此得出的結論為混合氣體中含有水蒸氣和二氧化碳．寫出裝置B中反應的化學方程式：CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O．
（2）裝置C和D中的藥品分別為濃氫氧化鈉溶液和濃硫酸．
（3）同學們通過觀察裝置E、F、G中的現象后，證明了混合氣中含有氫氣，同時證明另兩種氣體不存在，則裝置G中的藥品、現象和結論是裝置G中裝有澄清石灰水，澄清石灰水變渾濁，則原混合氣體中有CO
乙組同學：研究無色氣體Y的組成．
【實驗過程】

（1）同學們設計了裝置C，其作用是吸收氣體中的二氧化碳和水蒸氣．
（2）裝置D、E中盛放的試劑依次是b、a（填序號）．
    a．燒堿溶液     b．濃硫酸
（3）若取1.6g氣體Y進行實驗（假設每步反應都完全），發現裝置A、B中均無明顯變化，裝置D增重1.8g，裝置E增重2.2g，則氣體Y的組成是H₂和CO．

Answer 1

分析 甲：（1）根據無水硫酸銅遇水變藍和澄清石灰水遇二氧化碳變渾濁，判斷混合氣體中的氣體；并根據記憶寫出石灰水與二氧化碳的反應式；
（2）CD裝置應是除去（1）中所驗證的氣體；
（3）根據E中氧化銅變紅、F中無水硫酸銅變藍、G中澄清石灰水變渾濁，判斷混合氣體中其余氣體；
乙：（1）根據資料：NaOH固體易吸收水蒸氣，據此分析裝置B的作用即可．
（2）先經過NaOH溶液時會帶水蒸氣到濃硫酸中，影響測定結果，據此進行分析判斷．
（3）裝置A中無明顯變化，排除了CO₂；裝置C增重1.8g，生成了1.8g水；裝置D增重2.2 g，生成了2.2g二氧化碳；據此可以計算出所含氫元素、碳元素的質量，進而可以確定氣體X的組成．

解答 解：甲：（1）由無水硫酸銅遇水變藍和澄清石灰水遇二氧化碳變渾濁的特點可知，混合氣體中有水蒸氣和二氧化碳；裝置B中澄清石灰水與二氧化碳反應的化學方程式是：Ca（OH）₂+CO₂═CaCO₃↓+H₂O．
（2）C裝置中應是濃氫氧化鈉，目的是吸收混合氣體中的二氧化碳，D裝置中應是濃硫酸，目的是吸收混合氣體中的水蒸氣．
（3）E中氧化銅變紅，說明有一氧化碳氣體或氫氣或二者的混合氣體；F中無水硫酸銅變藍，說明有氫氣，因為氫氣還原氧化銅可生成水；G中澄清石灰水變渾濁，說明有一氧化碳氣體，因為一氧化碳還原氧化銅可生成二氧化碳；同時E中的變化說明，氧化銅具有還原性．
乙：（1）裝置B中藥品是固體NaOH，可作干燥劑，能吸收氣體中的水分和二氧化碳，防止氣體中水蒸汽和二氧化碳干擾實驗．
（2）裝置C盛放的試劑應為濃硫酸，目的是通過是否增重測定H元素的有無，裝置D中盛放的試劑是燒堿溶液，目的是通過是否增重測定C元素的有無．先經過NaOH溶液時會帶出水蒸氣到濃硫酸中，影響水的測定結果．
（3）裝置A中無明顯變化，氣體中不含CO₂；裝置C增重1.8 g，含H元素的質量為1.8g×$\frac{2}{18}$×100%=0.2g；裝置D增重2.2 g，同理可知含C元素0.6g；氣體X1.6 g中含H元素0.2g、含C元素0.6g，應含O元素0.8g，很明顯，氣體X1.6g中含有CO，且質量為1.4g，剛好為C、O元素質量之和，由此可知沒有CH₄，氣體X中還含有0.2gH₂．
故答案為：甲：（1）混合氣體中含有水蒸氣和二氧化碳；CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O；
（2）濃氫氧化鈉溶液和濃硫酸；
（3）裝置G中裝有澄清石灰水，澄清石灰水變渾濁，則原混合氣體中有CO；
乙：（1）吸收氣體中的二氧化碳和水蒸氣；（2）b、a；（3）H₂和CO．

點評 本題難度較大，涉及知識面廣，對學生思維能力要求高，既考查知識的識記、理解、遷移、運用，又考查分析、對比、歸納等思維能力．