Question

16．水蒸氣通過灼熱的焦炭后得到的混合氣體有哪些成分？某化學(xué)興趣小組在老師的指導(dǎo)下，對此進(jìn)行了實驗探究．
【提出猜想】1．該混合氣體只含有一氧化碳、氫氣
2．該混合氣體含有一氧化碳、二氧化碳、氫氣和水蒸氣
3．該混合氣體只含有二氧化碳、氫氣和水蒸氣
4．該混合氣體只含有一氧化碳、二氧化碳和氫氣
【查閱資料】a．無水硫酸銅遇水由白色變?yōu)樗{(lán)色．
b．堿石灰是固體氫氧化鈉和氧化鈣的混合物．
c．濃硫酸具有強烈的吸水性，常用作某些氣體的干燥劑
【實驗方案】同學(xué)們在老師的指導(dǎo)下設(shè)計了如圖1所示裝置，并進(jìn)行了如下探究（部分夾持儀器已略去）．

【問題討論】
（1）裝置A中無水硫酸銅變藍(lán)，裝置B中澄清石灰水變渾濁，由此得出的結(jié)論為混合氣體中有水蒸氣和二氧化碳．E中氧化銅變紅、F中無水硫酸銅變藍(lán)、G中澄清石灰水變渾濁，說明混合氣體中還存在的氣體是氫氣和一氧化碳，則猜想2正確．上述裝置存在的不足之處是沒有尾氣處理裝置，改進(jìn)的措施是在最后導(dǎo)管處放一酒精燈點燃尾氣．
（2）裝置C中的藥品為氫氧化鈉溶液，D中濃硫酸的作用是干燥氣體防止對檢驗H₂產(chǎn)生干擾．B中變化的化學(xué)方程式為Ca（OH）₂+CO₂═CaCO₃↓+H₂O．若缺少G裝置，則其中一種氣體不能確認(rèn)，該氣體是一氧化碳．
【實驗反思】
經(jīng)過討論，同學(xué)們只用圖2所示裝置并自選必要試劑就能完成探究．其中，干燥管中堿石灰的作用為吸收水蒸氣和二氧化碳，燒杯上能觀察到的現(xiàn)象是出現(xiàn)水珠．最后一步的實驗操作及現(xiàn)象是把燒杯翻轉(zhuǎn)過來，向燒杯中滴加適量澄清石灰水，石灰水變渾濁．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)無水硫酸銅遇水變藍(lán)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(jù)記憶寫出石灰水與二氧化碳的反應(yīng)式；根據(jù)E中氧化銅變紅、F中無水硫酸銅變藍(lán)、G中澄清石灰水變渾濁，判斷混合氣體中其余氣體；根據(jù)以上的實驗結(jié)論對號即可；一氧化碳有毒．
（2）CD裝置應(yīng)是除去（1）中所驗證的氣體；澄清石灰水與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈣和水；G裝置中澄清石灰水證明一氧化碳與氧化銅生成了二氧化碳；
【實驗結(jié)論】堿石灰中的氫氧化鈉和氧化鈣能夠吸收水蒸氣和二氧化碳；氫氣是生成水，一氧化碳燃燒生成二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁．

解答 解：（1）由無水硫酸銅遇水變藍(lán)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；E中氧化銅變紅，說明有一氧化碳?xì)怏w或氫氣或二者的混合氣體；由于通入E前，氣體已被濃硫酸干燥，所以F中無水硫酸銅變藍(lán)，說明反應(yīng)有水生成，從而說明有氫氣，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?xì)怏w，因為一氧化碳還原氧化銅可生成二氧化碳；根據(jù)以上實驗可知，混合氣體中有氫氣、一氧化碳、水蒸氣、二氧化碳，故猜想（2）正確．由于一氧化碳有毒，會污染空氣，所以要進(jìn)行尾氣處理，可在最后導(dǎo)管處放一酒精燈點燃尾氣．
同時E中的變化說明，氧化銅具有氧化性．
（2）C裝置中應(yīng)是氫氧化鈉溶液，目的是吸收混合氣體中的二氧化碳．
裝置B中澄清石灰水與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈣和水，化學(xué)方程式是：Ca（OH）₂+CO₂═CaCO₃↓+H₂O．G裝置中澄清石灰水變渾濁證明一氧化碳與氧化銅生成了二氧化碳，若缺少G裝置，則無法證明是否有一氧化碳；
【實驗結(jié)論】其中，干燥管中堿石灰的作用為吸收水蒸氣和二氧化碳，燒杯上能觀察到的現(xiàn)象是出現(xiàn)水珠；最后一步的實驗操作及現(xiàn)象是把燒杯翻轉(zhuǎn)過來，向燒杯中滴加適量澄清石灰水，石灰水變渾濁．
故答案為：
（1）水蒸氣和二氧化碳，氫氣和一氧化碳；2；沒有尾氣處理裝置；在最后導(dǎo)管處放一酒精燈點燃尾氣；
（2）氫氧化鈉溶液；干燥氣體防止對檢驗H₂產(chǎn)生干擾；Ca（OH）₂+CO₂═CaCO₃↓+H₂O；一氧化碳；
【實驗結(jié)論】吸收水蒸氣和二氧化碳；出現(xiàn)水珠；把燒杯翻轉(zhuǎn)過來，向燒杯中滴加適量澄清石灰水，石灰水變渾濁．

點評 本題以實驗探究的形式考查常見氣體氫氣、一氧化碳、二氧化碳和水蒸氣的性質(zhì)，同學(xué)們要具有綜合的化學(xué)知識才能做好此題．