Question

10．某兴趣小组成员用排水法收集了一大瓶沼气池中的气体（如图1中的A，为了弄清楚它的成分，进行了有关的实验．请你与该小组一起完成以下探究活动：

【对气体猜想】猜想Ⅰ：全部是CH₄；
猜想Ⅱ：全部是CO
猜想Ⅲ：是CO和CO₂ 的混合气体；
猜想Ⅳ：是CH₄和CO₂的混合气体
【查阅资料】二氧化碳气体能很好地被氢氧化钠溶液吸收．
【实验和推断】将A中的气体依次通入B、C中，在D处点燃．
（1）要将A中的气体通入后面装置，应选择图2中的②（填序号）注水装置与A连接．
（2）若B中澄清石灰水变浑浊，则说明A中的气体中有CO₂气体．
（3）装置C的作用除去原气体中的二氧化碳．
（4）若D处倒扣的是内壁涂有澄清石灰水的烧杯，杯壁出现浑浊，且B中无明显现象，则“猜想Ⅰ、Ⅱ”可能成立；若D处倒扣的是干冷的烧杯，杯壁有水雾出现，有同学认为“猜想Ⅰ、Ⅳ”可能成立．另一位同学认为此现象不能证明收集到的气体中一定含有CH₄，理由是气体通过B、C装置时会带出水蒸气；要排除这种干扰，采取的措施是点燃前先将气体干燥．
（5）采取（4）中的排除干扰措施后，若D处分别倒扣干冷的烧杯和内壁涂澄清石灰水的烧杯，杯壁分别出现水雾和浑浊现象，且B中也出现浑浊，则“猜想Ⅳ”成立．写出澄清石灰水变浑浊的化学方程式CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O．

Answer 1

分析 （1）根据①②③装置的差异性以及该实验的要求进行分析解答；
（2）澄清石灰水常用来检验二氧化碳的存在；
（3）根据氢氧化钠会与二氧化碳反应，可以用来吸收二氧化碳后分析；
（4）根据BD中出现的现象进行分析，检验水的存在，需要先干燥气体；
（5）根据BD中的现象验证验证猜想的正确性，并依据二氧化碳与氢氧化钙反应原理书写方程式．

解答 解：（1）需要得到平稳的气流还需要能够控制反应的速度，通过水的滴加来实现，因此选择分液漏斗，故选②；
（2）澄清石灰水变浑浊可以证明二氧化碳的存在；
（3）装置C中氢氧化钠溶液可以与二氧化碳反应，从而除去气体中的CO₂；
（4）根据D处倒扣的涂有澄清石灰水的烧杯出现浑浊，而B中无明显现象，说明有二氧化碳的产生，故可能是甲烷或一氧化碳燃烧产生的，所以猜想Ⅰ、Ⅱ可能成立；要证明甲烷的存在，在点燃之前不能携带水蒸气，否则会对验证产生干扰，在检验之前用浓硫酸将水吸收就可以了；
（5）排除干扰后，D处烧杯出现水雾和浑浊，说明生成了水和二氧化碳，原气体中就有甲烷，且B中石灰水变浑浊证明了二氧化碳的存在，所以猜想Ⅳ成立；二氧化碳与澄清石灰水的主要成分氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，反应方程式是：CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O；
故答案为：（1）②（2）CO₂   （3）除去原气体中的二氧化碳
（4）Ⅰ、Ⅱ； 气体通过B、C 装置时会带出水蒸气（或A中导出的气体本身就含水蒸气）；点燃前先将气体干燥（或通入干燥装置）．
（5）Ⅳ，CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O

点评 本题考查了学生利用所要鉴别物质的性质差别，设计实验，根据实验中出现明显的现象差异，达到鉴别物质的目的，实验时要注意干扰因素的影响，该类题能较好检验学生对知识的掌握和应用能力．