Question

12．小華同學(xué)用排水法收集了一大瓶沼氣池中氣體（圖1中的A），為了弄清它的成分，進(jìn)行了有關(guān)實(shí)驗(yàn)．請(qǐng)你與他一起完成以下探究活動(dòng)：
【對(duì)氣體猜想】
猜想I：全部是CH₄；    
猜想Ⅱ：是CO和CH₄；
猜想Ⅲ：是CO、CH₄和CO₂的混合氣體；  
猜想Ⅳ：是CH₄和CO₂的混合氣體．
【實(shí)驗(yàn)和推斷】將A中的氣體依次通入B、C后，在D處點(diǎn)燃．

（1）要將A中的氣體通入后面的裝置中，應(yīng)選圖2中的② （填序號(hào)）“注水裝置”．
（2）若D處倒扣的是涂有澄清石灰水的燒杯，出現(xiàn)渾濁，且B中無(wú)明顯現(xiàn)象，則“猜想I、Ⅱ”可能成立；若D處倒扣的是干冷的大燒杯，杯壁有水霧出現(xiàn)，有同學(xué)認(rèn)為“猜想I、Ⅳ”可能成立，另有同學(xué)認(rèn)為此現(xiàn)象不能證明收集到的氣體中一定含有CH₄，理由是氣體通過(guò)B、C裝置時(shí)，會(huì)帶入水蒸氣；要排除這種干擾可采取的措施是在點(diǎn)燃前將氣體先通過(guò)干燥裝置．
（3）采�。�2）中的排除干擾措施后：若D處分別倒扣干冷的燒杯和涂石灰水的燒杯，分別出現(xiàn)水霧和渾濁，且B中也出現(xiàn)渾濁，則證明“猜想Ⅳ”可能成立．
（4）為進(jìn)一步確定（3）中沼氣池中氣體的成分，用下圖所示裝置進(jìn)行研究（已知高溫條件下，甲烷和氧化鐵反應(yīng)生成CO₂和H₂O）．

實(shí)驗(yàn)測(cè)量D和E的質(zhì)量反應(yīng)后分別增加9.0g和12g，推測(cè)沼氣池中氣體的成分的組成為（假設(shè)混合氣在C裝置中反應(yīng)完全）CH₄和CO₂的混合氣體．
【反思評(píng)價(jià)】在上述實(shí)驗(yàn)中采用了對(duì)化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行研究的常用兩種方法為：定性法、定量法．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)①②③裝置的差異性以及該實(shí)驗(yàn)的要求進(jìn)行分析解答；
（2）根據(jù)甲烷和一氧化碳具有可燃性進(jìn)行分析；
根據(jù)氣體通過(guò)溶液會(huì)攜帶水蒸氣，可以在檢驗(yàn)氫元素之前先將溶液中攜帶的水蒸氣除去進(jìn)行分析；
（3）根據(jù)B中也出現(xiàn)渾濁，說(shuō)明混合氣中含有二氧化碳，D處分別倒扣干冷的燒杯和涂石灰水的燒杯，分別出現(xiàn)水霧和渾濁，說(shuō)明混合氣中含有氫元素和碳元素進(jìn)行分析；
（4）根據(jù)濃硫酸增加的質(zhì)量是水蒸氣的質(zhì)量，氫氧化鈉溶液增加的質(zhì)量是二氧化碳的質(zhì)量，計(jì)算出碳元素、氫元素的質(zhì)量和甲烷中碳元素、氫元素的質(zhì)量比進(jìn)行比較；
【反思評(píng)價(jià)】根據(jù)實(shí)驗(yàn)中采用的探究方法進(jìn)行分析．

解答 解：（1）需要得到平穩(wěn)的氣流還需要能夠控制反應(yīng)的速度，通過(guò)水的滴加來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此選擇分液漏斗，故選：②；
（2）甲烷和一氧化碳具有可燃性，所以D處倒扣的是涂有澄清石灰水的燒杯，出現(xiàn)渾濁，且B中無(wú)明顯現(xiàn)象，則“猜想Ⅰ、Ⅱ”可能成立；D處倒扣的是干冷的大燒杯，杯壁有水霧出現(xiàn)，有同學(xué)認(rèn)為“猜想I、Ⅳ”可能成立，另有同學(xué)認(rèn)為此現(xiàn)象不能證明收集到的氣體中一定含有CH₄，理由是：氣體通過(guò)B、C裝置時(shí)，會(huì)帶入水蒸氣，要排除這種干擾可采取的措施是：在點(diǎn)燃前將氣體先通過(guò)干燥裝置；
（3）B中也出現(xiàn)渾濁，說(shuō)明混合氣中含有二氧化碳，D處分別倒扣干冷的燒杯和涂石灰水的燒杯，分別出現(xiàn)水霧和渾濁，說(shuō)明混合氣中含有氫元素和碳元素，所以采�。�2）中的排除干擾措施后：若D處分別倒扣干冷的燒杯和涂石灰水的燒杯，分別出現(xiàn)水霧和渾濁，且B中也出現(xiàn)渾濁，則證明“猜想Ⅳ”可能成立；
（4）濃硫酸增加的質(zhì)量是水蒸氣的質(zhì)量，氫氧化鈉溶液增加的質(zhì)量是二氧化碳的質(zhì)量，所以混合氣中氫元素質(zhì)量為：9g×$\frac{2}{18}$=1g，碳元素質(zhì)量為：12g×$\frac{12}{44}$=$\frac{36}{11}$g，所以碳、氫元素質(zhì)量比是：36：11，甲烷中碳、氫元素質(zhì)量比是：12：4=3：1，前者大，所以混合氣的組成為：CH₄和CO₂的混合氣體；
【反思評(píng)價(jià)】通過(guò)分析可知，在上述實(shí)驗(yàn)中采用了對(duì)化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行研究的常用兩種方法為：定性法、定量法．
故答案為：（1）②；
（2）Ⅰ、Ⅱ，氣體通過(guò)B、C裝置時(shí)，會(huì)帶入水蒸氣，要在點(diǎn)燃前將氣體先通過(guò)干燥裝置；
（3）Ⅳ；
（4）CH₄和CO₂的混合氣體；
【反思評(píng)價(jià)】定性法，定量法．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了學(xué)生利用所要鑒別物質(zhì)的性質(zhì)差別，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)明顯的現(xiàn)象差異，達(dá)到鑒別物質(zhì)的目的，實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意干擾因素的影響，該類題能較好檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握和應(yīng)用能力．