题目内容
4.我省有着丰富的天然气资源,许多化肥厂用天然气在高温、催化剂作用下与水蒸气反应来制备氢气和一氧化碳:CH4+H2O$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{高温}$CO+3H2.为了证实该反应所生成的混合气体的成分,兴趣小组的同学设计了如下图所示装置并进行实验,请你回答下列相关问题:【实验目的】证实混合气体中含有CO和H2
【查阅资料】浓硫酸具有吸水性
【进行实验】在装置中通入混合气体,点燃酒精灯,如上图所示进行实验
【实验分析】①若要证实混合气体中有CO,应该观察到的现象是A中的黑色粉末变为红色,C中的石灰水变浑浊;,相关的化学反应方程式是CuO+CO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+CO2,Ca(OH)2+CO2═CaCO3↓+H2O
②若要证实混合气体中有H2,且是通过装置B验证的,应采用的方法是称量反应前后装置B的质量并进行比较.
③有同学认为,根据该混合气体生产的实际情况,混合气体中可能含有水分,因而还应对上述实验装置加以改进.请你提出改进的方案在装置A前增加除水分装置,例如可以连接一个和B装置相同的装置
【反思评价】有同学认为B.C装置互换对证实混合气体中含有CO和H2无影响,你认为有(填“无”或“有”)影响,说明理由反应前后装置B的质量的变化可能是由于气体从C中带出来的水蒸气引起的,无法证明是否含有氢气.
分析 氧化铜和一氧化碳在加热条件下反应生成铜和二氧化碳,二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊;
氧化铜和氢气在加热条件下反应生成铜和水,浓硫酸具有吸水性,可以用来干燥氧气、二氧化碳、氢气等气体.
解答 解:①若要证实混合气体中有CO,应该观察到的现象是:石灰水变浑浊,A中黑色粉末变为红色;
加热条件下氧化铜和一氧化碳反应的化学方程式为:CuO+CO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+CO2;
二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊,是因为二氧化碳和石灰水中的氢氧化钙反应生成了碳酸钙沉淀和水,反应的化学方程式为:Ca(OH)2+CO2═CaCO3↓+H2O.
故填:A中的黑色粉末变为红色,C中的石灰水变浑浊; CuO+CO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+CO2,Ca(OH)2+CO2═CaCO3↓+H2O.
②如果混合气体中有氢气,则加热条件下氢气和氧化铜反应生成铜和水,水通过B装置时被浓硫酸吸收,B装置的质量增大.
故填:称量反应前后装置B的质量并进行比较.
③如果混合气体中含有水分,会影响对氢气的检验,为了除去水蒸气,可以在装置A前增加除水分装置,例如可以连接一个和B装置相同的装置.
故填:在装置A前增加除水分装置,例如可以连接一个和B装置相同的装置.
【反思评价】实验中要通过称量反应前后装置B的质量并进行比较,来分析是否含有氢气,但是BC装置互换对后,反应前后装置B的质量的变化可能是由于气体从C中带出来的水蒸气引起的,无法证明是否含有氢气.
故填:有;反应前后装置B的质量的变化可能是由于气体从C中带出来的水蒸气引起的,无法证明是否含有氢气
点评 实验现象是物质之间相互作用的外在表现,因此要学会设计实验、观察实验、分析实验,为揭示物质之间相互作用的实质奠定基础.
(1)图1装置中仪器①的名称为分液漏斗.
(2)小林同学将MnO2与水泥按一定比例混合,制作成小块状固体,加入图2装置中制氧气,以方便实验结束回收二氧化锰.其中块状固体应放置在A处(填“A”或“B”),二氧化锰的作用是催化作用,该装置中反应的文字表达式是过氧化氢$\stackrel{二氧化锰}{→}$水+氧气.利用该装置反应一段时间后,需停止反应,其操作是关闭活塞,原因是关闭活塞后,产生的气体使试管中压强增大,液体被压回长颈漏斗中,固液分离,反应停止.
(3)小亮发现:收集的氧气占集气瓶容积的60%(空气占40%)时,能使带火星的木条复燃.那么,使带火星的木条复燃的氧气浓度的最低值是多少呢?小亮对此展开探究.
第一组实验:取5只集气瓶,编号为①、②、③、④、⑤,分别装入其总容积10%、20%、30%、40%、50%的水.用排水法收集氧气,恰好把5只集气瓶中的水排去.将带火星的术条依次插入①~⑤号瓶中,记录实验现象.小亮在前一组实验的基础上又做了第二组和第三组实验.三组实验的数据和现象见下表.
| 第一组 | 第二组 | 第三组 | |||||||||
| 集气瓶编号 | ① | ② | ③ | ④ | ⑤ | ① | ② | ③ | ④ | ⑤ | ① |
| 收集的O2占容积的体积分数(%) | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 31 | 33 | 35 | 37 | 39 | 34 |
| 带火星木条的状况 | 微亮 | 亮 | 很亮 | 复燃 | 复燃 | 很亮 | 很亮 | 复燃 | 复燃 | 复燃 | 很亮 |
①本实验中使用带火星的木条验满氧气的方法是否可靠:否(填“是”或“否”).
②收集的氧气占容积的体积分数最低为35%时,可使带火星的木条复燃,这时集气瓶中氧气的体积分数
是49%(计算结果保留整数).
③用带火星的木条直接检验双氧水受热分解产生的氧气时,往往难以复燃,这是因为在加热生成氧气的同时产生大量水蒸气所致,此时混合气体中氧气的体积分数随温度变化的曲线如图3所示.若只考虑氧气的体积分数对实验结果的影响,欲使带火星的木条复燃,应将加热双氧水的最高温度控制在82℃.
| A. | .B>C>A | B. | .B>A>C | C. | .C>B>A |
| A. | 同种物质的饱和溶液一定比不饱和溶液浓 | |
| B. | 气体的溶解度随压强增大而增大,随温度升高而减小 | |
| C. | 饱和溶液析出晶体后,溶液的溶质的质量分数一定减小 | |
| D. | 不饱和溶液变为饱和溶液后,溶液的溶质的质量分数一定增大 |