Question

（2013?豐臺區二模）某地在對下水管道清淤的過程中有環衛工人不慎被管道中的毒氣熏倒，這一消息引起化學興趣小組同學的思考．
[提出問題]下水管道中的毒氣有什么成分？
[查閱資料]
I．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．
Ⅱ．CuSO₄溶液能吸收H₂S氣體，并反應生成黑色沉淀．
[提出猜想]小組同學對排污管道氣含有上述氣體中最少3種成分的猜想如下：
猜想1：有CO、CO₂、H₂S；    
猜想2：有CO、CO₂、CH₄；
猜想3：有CO、H₂S、CH₄；    
猜想4：有

CO₂、H₂S、CH₄

；
猜想5：有CO、CO₂、H₂S、CH₄．
[實驗方案]小組同學共同設計了如圖所示的裝置并進行探究（夾持儀器已省略）．
[問題討論]
（1）如果A裝置沒有明顯變化，則猜想

2

成立；如果B裝置沒有明顯變化，則猜想

3

成立．
（2）裝置C中NaOH溶液的作用是

吸收CO₂

；若要進一步驗證氣體燃燒后的產物，操作是：迅速把燒杯倒過來，向燒杯內入

澄清的石灰水

，振蕩．
（3）要驗證氣體中是否有CH₄，某同學認為圖示裝置有不足之處，需要在裝置C與D之間加一個

干燥

裝置．改進后，若氣體燃燒，且D裝置內壁出現

水霧

，則證明氣體中一定含有CH₄．
（4）在驗證過氣體中含有CH₄后，為了進一步確定氣體中是否含有CO，可以通過應用質量守恒分析元素組成的方法．將燃燒產物依次通過裝置E和F，完成表格：

	實驗操作	需要測定的數據
反應前	裝置E和F中依次盛有 濃H2SO4（或無水CuSO4） 、 NaOH溶液 ．	分別稱量吸收燃燒產物前裝置E和F的質量 ．
反應后	將裝置E和F從整套裝置中拆卸下來．	分別稱量吸收燃燒產物后裝置E和F的質量．

數據處理及結論：如果燃燒產物中H₂O、CO₂的質量比小于

9：11

，則氣體中含有CO．

Answer 1

分析：【提出猜想】根據四種物質中最少含有三種物質的組合情況考慮；
【實驗方案】（1）結合題目中的信息：H₂S氣體能與CuSO₄溶液反應生成黑色沉淀的性質；再觀察圖中實驗步驟A中硫酸銅溶液是用來檢驗硫化氫，B中澄清石灰水是檢驗二氧化碳，根據現象分析解答；
（2）C中氫氧化鈉溶液吸收混合氣體中的二氧化碳，并據甲烷、一氧化碳燃燒生成二氧化碳，二氧化碳的檢驗進行解答；
（3）根據甲烷燃燒的產物的驗證與所給儀器驗證的不足之處考慮，再結合二氧化碳和甲烷的驗證方法考慮；
（4）根據一氧化碳燃燒生成一氧化碳，甲烷燃燒生成二氧化碳和水設計實驗進行判斷，根據甲烷燃燒的方程式計算可知：甲烷燃燒生成的水和二氧化碳的質量比=9：11，所以若燃燒產物中H₂O、CO₂的質量比小于9：11，則氣體中含有CO；因此須設計實驗測量生成的二氧化碳和水的質量，測量水的質量用濃硫酸吸收、或用無水CuSO₄，測量二氧化碳用氫氧化鈉溶液．

解答：解：【提出猜想】四種物質中最少含有三種物質的組合情況還缺少：CO₂、H₂S、CH₄；
【實驗方案】
（1）因為H₂S氣體有劇毒，能與CuSO₄溶液反應生成黑色沉淀，所以A裝置沒有明顯變化，說明沒有硫化氫氣體，所以猜想2正確；由于猜想3中含有CO、H₂S、CH₄，不存在二氧化碳，所以通過澄清石灰水，沒有明顯現象；
（2）驗證一氧化碳時，是通過氣體燃燒是否生成二氧化碳，所以在點燃前把原來的二氧化碳除掉，所以氫氧化鈉的作用是吸收二氧化碳；由于燃燒的產物中含有二氧化碳，驗證二氧化碳的方法是通過澄清的石灰水；
（3）驗證甲烷的方法是通過氣體燃燒能生成二氧化碳和水考慮，由于氣體通過ABC裝置時都屬于液體，所以需要一個干燥劑把原來的水分除掉，因為甲烷燃燒能生成水，所以燒杯壁上有水霧，因為濃硫酸具有吸水性，可以把生成的水吸收，因此可在C和D之間加一干燥裝置，改進后，若氣體燃燒，且D裝置內壁仍出現水霧，則證明氣體中一定含有CH₄；
（4）根據甲烷燃燒的方程式計算可知：甲烷燃燒生成的水和二氧化碳的質量比=9：11，所以若燃燒產物中H₂O、CO₂的質量比小于9：11，則氣體中含有CO；因此須設計實驗測量生成的二氧化碳和水的質量，測量水的質量用濃硫酸吸收，測量二氧化碳用氫氧化鈉溶液；
故答案為：[提出猜想]CO₂、H₂S、CH₄；
[問題討論]（1）2； 3；     
（2）吸收CO₂；  澄清石灰水；    
（3）干燥；   水霧；
（4）

	實驗操作	需要的實驗數據
反應前	濃H2SO4（或無水CuSO4）、NaOH溶液	分別稱量吸收燃燒產物前裝置E和F的質量．
反應后	將裝置E和F從整套裝置中拆卸下來．	分別稱量吸收燃燒產物后裝置E和F的質量．

數據處理及結論：9：11．

點評：本題能很好培養學生分析、提取信息，并應用信息結合所學知識分析、解答問題的能力，能優化學生的思維，解答時注意知識的前后連接、對應．