Question

有一種氣體，可能由氫氣、一氧化碳、甲烷和二氧化碳四種氣體中的一種或幾種組成，為證明該氣體的組成，進行了下面三組實驗：

操作步驟	實驗現象
①將該氣體通過澄清的石灰水	未見出現渾濁現象
②將該氣體點燃，在火焰的上方罩一只冷而干燥的燒杯，燒杯倒轉后，注入少量清石灰水，震蕩，	燒杯壁上有水珠出現；發現杯內石灰水變渾濁．
③若為進一步確定氣體的組成，設計了兩種方案．將1.48g該氣體完全燃燒，依次通過如右圖所示的裝置（每步均完全吸收）稱量裝置前后變化的質量．	方 案 A		濃硫酸增重4.68g；氫氧化鈉溶液增重3.52g
	方 案 B		氫氧化鈉溶液增重8.01g；濃硫酸增重0.30g．

根據上述實驗結果回答下列問題：
（1）寫出甲烷燃燒的化學方程式：______．
（2）該氣體組成中一定無______氣體．該氣體組成中一定存在______元素．
（3）寫出NaOH溶液瓶中發生反應的化學方程式______．
（4）你認為實驗③正確的方案是______；理由是______．
（5）由③的實驗數據確定該氣體的組成是______．

Answer 1

解：（1）甲烷由C、H元素組成，完全燃燒時生成二氧化碳和水；
故答案為：CH₄+2O₂CO₂+2H₂O；
（2）混合氣體通過澄清石灰水，石灰水沒有出現渾濁，說明混合氣體中不含二氧化碳；混合氣體燃燒后燒杯壁有水出現且出現石灰水變渾濁，說明燃燒后生成水和二氧化碳；則混合氣體中一定含有C、H元素；
故答案為：CO₂；C、H；
（3）二氧化碳與氫氧化鈉反應，生成碳酸鈉和水；
故答案為：2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O；
（4）如果燃燒后產生先通過氫氧化鈉溶液，二氧化碳被吸收的同時，水蒸氣通過溶液時遇冷液化，然后再通過濃硫酸，濃硫酸吸收的水則不是燃燒形成的水，實驗結果失去探究意義；所以，方案B不可取；
故答案為：方案A；先氫氧化鈉溶液溶液，會讓部分水也被氫氧化鈉溶液冷卻吸收，導致水和二氧化碳的質量都不準．
（5）燃燒生成的4.68g水中H元素質量=4.68g××100%=0.52g；
生成的3.52gCO₂中C元素質量=3.52g××100%=0.96g；
則原混合氣體中C、H元素質量和=0.52g+0.96g=1.48g，
與混合氣體質量相等，說明混合氣體中不含O元素，則混合氣體中不含CO；
混合氣體中C、H元素質量比=0.96g：0.52g=24：13，而甲烷中C、H元素質量比=12：4=24：8，則混合氣體不是純凈的甲烷；
故答案為：CH₄、H₂．
分析：（1）含C、H元素的可燃燒物完全燃燒生成二氧化碳和水；甲烷由C、H元素組成的最簡單的有機物；
（2）二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁，實驗室經常使用澄清石灰水檢驗二氧化碳氣體；由化學變化前后元素的種類不變的特點，根據燃燒生成二氧化碳和水，推斷氣體組成中的元素；
（3）利用二氧化碳能與氫氧化鈉反應的性質，可采取氫氧化鈉溶液瓶吸收燃燒生成物中的二氧化碳；
（4）兩個方案中的不同點就在于產生先通過濃硫酸還是先通過氫氧化鈉溶液；濃硫酸只吸收水，對產生中的二氧化碳不產生影響，而氫氧化鈉溶液在吸收二氧化碳的同時會影響到產物中的水；
（5）濃硫酸吸水而增重，氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳而增重，根據增重量可知生成二氧化碳和水的質量；化學變化前后元素的種類和質量都不變．
點評：可燃性氣體CH₄、H₂、CO燃燒時，H₂燃燒只生成水，CO燃燒只生成二氧化碳，CH₄燃燒既生成水又生成二氧化碳．