Question

高温下赤热的焦炭能与水蒸气发生反应生成无色的气体，探究小组同学对其反应后生成的气体作了如下探究：
【猜想与假设】假设①：生成的气体可能有H₂、CO；
假设②：生成的气体可能有H₂、CO₂、        ；
假设③：生成的气体可能有H₂、CO、CO₂、N₂；
假设④：……
探究小组组长认为③的猜想不合理，他作出判断的理论依据是                    
                                                。
【设计与实验】为了证明他们的猜想是正确的，设计了如下图所示的实验装置：
提示： 浓硫酸作干燥剂，无水硫酸铜遇到水变蓝色，H₂和CuO反应生成Cu和H₂O，CO与CuO反应的原理与工业炼铁的反应原理相似。）

① 证明混合气体中含有H₂，相应的反应现象是                               
                                               ；
② 证明混合气体中含有CO，相应的反应现象是                               
                                               ；
③ 证明混合气体中含有CO₂，相应的反应现象是                              
                                                。
【结论与思考】实验后得出结论，假设①成立。
① 写出焦炭与水蒸气发生反应的化学方程式                                 ；
② 有同学认为尾气直接排出会污染空气，应如何处理更合理：                    
                                                       。

Answer 1

【猜想与假设】CO  反应物中没有N元素，根据质量守恒定律不可能生成N₂
【设计与实验】①D中无水硫酸铜变蓝色     ②E中澄清石灰水变浑浊     ③A中澄清石灰水变浑浊
【结论与思考】 ①C+H₂O高温 H₂+CO  ②在尾气排出处加一盏点燃的酒精灯或用空的气囊收集（合理给分）

解析试题分析：由题意可得：
【猜想与假设】
假设②：生成的气体可能有H₂、CO₂、CO；
探究小组组长认为③的猜想不合理，他作出判断的理论依据是反应物中没有N元素，根据质量守恒定律不可能生成N₂。
【设计与实验】① 证明混合气体中含有H₂，相应的反应现象是D中无水硫酸铜变蓝色；
② 证明混合气体中含有CO，相应的反应现象是E中澄清石灰水变浑浊；
③ 证明混合气体中含有CO₂，相应的反应现象是A中澄清石灰水变浑浊。
【结论与思考】
① 焦炭与水蒸气发生反应的化学方程式为C+H₂O高温 H₂+CO；
② 有同学认为尾气直接排出会污染空气，应在尾气排出处加一盏点燃的酒精灯或用空的气囊收集（合理给分）。
考点：实验设计与探究；质量守恒定律；氢气、一氧化碳、二氧化碳的性质与检验；化学方程式的书写；空气污染与保护。
点评：本题考查的内容较多，难度较大，解题的关键是了解氢气、一氧化碳、二氧化碳的性质。题中无水硫酸铜是用来检验水的，有水则变蓝色；二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，这是检验二氧化碳的特征反应。化学反应遵守质量守恒定律，反应前后，原子的种类、个数、质量都不变。