Question

2．某混合气体X，可能由H₂、CO、CO₂和水蒸气中的一种或几种组成，现将混合气体通入足量灼热的CuO，完全反应后，固体CuO质量减少1.6g；再将反应后的混合气体全部导入足量的澄清石灰水中，生成白色沉淀10g．根据以上信息，分析下列有关X的组成推断正确的是（　　）

• A． X一定只由CO组成
• B． X一定只由H₂和CO₂组成
• C． X可能由0.1 g H₂和4.4 g CO₂组成
• D． X可能由0.1 g H₂、1.4 g CO和2.2 g CO₂组成

Answer 1

分析 将反应后的气体全部通入过量的澄清石灰水中，充分反应后得到10g白色沉淀为碳酸钙，其物质的量为$\frac{10g}{100g/mol}$=0.1mol，根据碳元素守恒可知，混合气体通过灼热的CuO后二氧化碳的质量为0.1mol×44g/mol=4.4g．固体质量减少1.6g，至少含有H₂、CO一种，若为CO，发生反应CO+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+CO₂，需要CO质量为2.8g、生成CO₂为4.4g；若为H₂，发生反应H₂+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H₂O，需要氢气质量为0.2g，没有CO₂生成，故混合气体不能只有H₂、CO组成．若不含CO，则一定含有H₂、CO₂，若不含H₂，则一定含有CO、不含CO₂，若含有H₂、CO，则一定含有CO₂，据此解答．

解答 解：将反应后的气体全部通入过量的澄清石灰水中，充分反应后得到10g白色沉淀为碳酸钙，其物质的量为$\frac{10g}{100g/mol}$=0.1mol，根据碳元素守恒可知，混合气体通过灼热的CuO后二氧化碳的质量为0.1mol×44g/mol=4.4g．固体质量减少1.6g，至少含有H₂、CO一种，
若为CO，则：CO+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+CO₂ 固体质量减少△m
           28g        44     16g
           m（CO）   m（CO₂） 1.6g
所以，m（CO）=$\frac{2.8g×1.6g}{16g}$=2.8g，m（CO₂）=$\frac{44g×1.6g}{16g}$=4.4g，生成二氧化碳的质量等于混合气体通过灼热的CuO后二氧化碳的质量，
若为H₂，则：H₂+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H₂O 固体质量减少△m
          2g                 16g       
         m（H₂）             1.6g
所以，m（H₂）=$\frac{2g×1.6g}{16g}$=0.2g，没有CO₂生成，
故混合气体不能只有H₂、CO组成，若不含CO，则一定含有H₂、CO₂，若不含H₂，则一定含有CO、不含CO₂，若含有H₂、CO，则一定含有CO₂，
A．由上述分析可知，X可能只有CO，也可能为H₂、CO₂等组成，故A错误；
B．由上述分析可知，X不一定只由H₂和CO₂组成，故B错误；
C．由上述分析可知，X若由H₂和 CO₂组成，氢气为0.2g，二氧化碳为4.4g，故C错误；
D.0.1g H₂反应，使CuO固体质量减少1.6g×$\frac{0.1g}{0.2g}$=0.8g，1.4g CO反应，使CuO固体质量减少1.6g×$\frac{1.4g}{2.8g}$=0.8g，固体共减少1.6g，生成CO₂为4.4g×$\frac{1.4g}{2.8g}$=2.2g，混合气体通过灼热的CuO后二氧化碳的质量为2.2g+2.2g=4.4g，故X可能由0.1g H₂，1.4g CO，2.2g CO₂组成，故D正确，
故选D．

点评 本题考查混合物的有关计算、物质组成的推断等，关键是根据二氧化碳的质量判断可能的组成，难度中等．