Question

實驗室可選用下圖中的部分或全部裝置測定由SO₂、CH₄、CO₂和H₂所組成的混合氣體中某種成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．設(shè)氣體通過每種裝置時都能完全反應(yīng)．
已知：2C_xH_y+（4x+y）CuO

△

2xCO₂+（4x+y）Cu+yH₂O

（1）若只測定SO₂氣體，必須選用的裝置是：

 

（填裝置序號，下同）；若只測定混合氣體中的CO₂，必須選用的裝置有

 

．
（2）若四種氣體分別依次通過③④①②⑤和③④⑤②①，是否都可測量出四種氣體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)？

 

（填“能”或“不能”）．
（3）若混合氣體總質(zhì)量為m g，分別依次通過③④①②⑤，實驗②裝置減少m₁g，⑤裝置增重m₂g，則原混合氣體中CH₄的質(zhì)量分?jǐn)?shù)w（CH₄）=

 

．
（4）若將混合氣體中甲烷換成乙烯，其他不變（已知：3CH₂═CH₂+2KMnO₄（�。�+4H₂O→3CH₂OH-CH₂OH+2KOH+2MnO₂↓），設(shè)每次原混合氣體取樣均為mg，只選用裝置中的③④⑤，能否測定混合氣體中SO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)？

 

（填“能”或“不能”）．如果能，請簡要寫出你的設(shè)計方案（實驗過程中需要測定的量依次用a、b、…表示）和結(jié)果：

 

；如果不能，此空格不必填．

Answer 1

考點：有關(guān)混合物反應(yīng)的計算,探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量

專題：

分析：（1）二氧化硫具有還原性，可被酸性高錳酸鉀氧化，據(jù)此選擇裝置；測定二氧化碳，可根據(jù)二氧化碳和氫氧化鋇反應(yīng)生成碳酸鋇沉淀或能被堿石灰吸收來測定，但二氧化硫也有類似性質(zhì)，故應(yīng)先除去二氧化硫，再測定二氧化碳，據(jù)此選擇裝置；
（2）通過③裝置二氧化硫被吸收，通過④裝置二氧化碳被吸收，通過①裝置干燥氣體，通過②裝置氫氣和甲烷與氧化銅反應(yīng)，通過⑤吸收生成水和二氧化碳；通過③裝置二氧化硫被吸收，通過④裝置二氧化碳被吸收，通過⑤干燥氫氣和甲烷，通過②裝置氫氣和甲烷與氧化銅反應(yīng)，通過①吸收生成的水；
（3）若混合氣體總質(zhì)量為m g，分別依次通過③④①②⑤，實驗②裝置減少m₁g為氧化銅中氧原子質(zhì)量，⑤裝置增重m₂g，為氫氣和甲烷與氧化銅反應(yīng)生成水和二氧化碳的質(zhì)量，設(shè)氫氣的物質(zhì)的量為x，甲烷的物質(zhì)的量為y，可列方程式組解得x、y；
（4）先取m g混合試樣慢慢通過裝置③，二氧化硫和乙烯被吸收，測出裝置③增加的質(zhì)量為乙烯和二氧化硫的質(zhì)量，設(shè)為a g；再取m g混合試樣，先慢慢通過裝置⑤，二氧化碳和二氧化硫被吸收，再通過裝置③，只有乙烯被吸收，測出③增加的質(zhì)量為b g．則（a-b）為二氧化硫質(zhì)量．

解答： 解：（1）二氧化硫具有還原性，可被酸性高錳酸鉀氧化，因此要測定二氧化硫，選擇③裝置；測定二氧化碳，可根據(jù)二氧化碳和氫氧化鋇反應(yīng)生成碳酸鋇沉淀或能被堿石灰吸收來測定，但二氧化硫也有類似性質(zhì)，故應(yīng)先除去二氧化硫，可用③裝置，用①或⑤干燥，再測定二氧化碳選用④裝置，
故答案為：③；③①④或③①⑤；
（2）通過③裝置二氧化硫被吸收，根據(jù)質(zhì)量可計算二氧化硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)，通過④裝置二氧化碳被吸收，可計算二氧化碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)，通過①裝置干燥氣體，通過②裝置氫氣和甲烷與氧化銅反應(yīng)，氧化銅質(zhì)量減少，通過⑤吸收生成水和二氧化碳，據(jù)此可計算氫氣和甲烷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；通過③裝置二氧化硫被吸收，通過④裝置二氧化碳被吸收，通過⑤干燥氫氣和甲烷，通過②裝置氫氣和甲烷與氧化銅反應(yīng)，通過①吸收生成的水，同理根據(jù)質(zhì)量變化可計算各氣體質(zhì)量分?jǐn)?shù)，
故答案為：能；
（3）若混合氣體總質(zhì)量為m g，分別依次通過③④①②⑤，實驗②裝置減少m₁g為氧化銅中氧原子質(zhì)量，⑤裝置增重m₂g，為氫氣和甲烷與氧化銅反應(yīng)生成水和二氧化碳的質(zhì)量，設(shè)氫氣的物質(zhì)的量為x，甲烷的物質(zhì)的量為y，
根據(jù)反應(yīng)方程式：CH₄+4CuO

△

CO₂+4Cu+2H₂O，CuO+H₂

△   .

Cu+H₂O
                y   4y     y      2y     x    x      x                 
可列方程式組

16x+64y=m1 18x+36y+44y=m2

解得x=

5m2-4m1

8

、y=

8m2-9m1

64

，甲烷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

8m2-9m1

64m

×16×100%=

8m2-9m1

4m

×100%，
故答案為：

8m2-9m1

4m

×100%；
（4）先取m g混合試樣慢慢通過裝置③，二氧化硫和乙烯被吸收，測出裝置③增加的質(zhì)量為乙烯和二氧化硫的質(zhì)量，設(shè)為a g；再取m g混合試樣，先慢慢通過裝置⑤，二氧化碳和二氧化硫被吸收，再通過裝置③，只有乙烯被吸收，測出③增加的質(zhì)量為b g．則（a-b）為二氧化硫質(zhì)量，二氧化硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

a-b

m

×100%，故答案為：能；先取m g混合試樣慢慢通過裝置③，測出裝置③增加的質(zhì)量，設(shè)為a g；再取m g混合試樣，先慢慢通過裝置⑤再通過裝置③，測出③增加的質(zhì)量為b g；w（SO₂）=

a-b

m

×100%．

點評：本題考查了氣體混合物中質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計算及實驗設(shè)計，中等難度，根據(jù)氣體性質(zhì)采取合理的步驟是解題的關(guān)鍵．注意題給信息的運用．