Question

4．城市排污管道中常因聚集有毒气体而引发伤人事故．某学习小组想知道城市排污管道气中可能的成分，并设计实验对各成分进行检验．
查阅资料得知：①城市排污管道中可能含有较多的CO、CO₂、H₂S、CH₄等气体；
②碱石灰可以吸收水蒸气和CO₂；
③H₂S气体有剧毒，能与CuSO₄溶液反应生成黑色沉淀；
④CH₄、CO均不与CuSO₄溶液、石灰水以及碱石灰反应．
小组同学设计了下图所示的装置（相关气体在A、C装置中吸收完全）．

请回答下列问题：
（1）若装置A中出现黑色沉淀，则说明排污管道气中含有H₂S（填化学式）．
（2）若排污管道气中含有CO₂，则装置B中观察到的现象是出现白色沉淀，该反应的化学方程式是CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O．
（3）若装置D中可见火焰，干燥的烧杯内壁有水雾出现，说明排污管道气中含有甲烷．
（4）若取经装置C后的气体，使其完全燃烧，测定产物中水的质量[m（H₂O）]和二氧化碳的质量[m（CO₂）]．若样品气中含有CO，则$\frac{m（{H}_{2}O）}{m（C{O}_{2}）}$ 应满足的关系是9：11（取最简整数比）

Answer 1

分析 灵活运用CO的还原性，CO₂能使澄清石灰水变浑浊、CH₄燃烧生成二氧化碳和水的性质，结合题目中的信息：排污管道中的大部分有机物在一定条件下发酵会产生CO、CO₂、H₂S、CH₄等和H₂S气体能与CuSO₄溶液反应生成黑色沉淀，再观察图中实验步骤硫酸铜溶液检验二氧化碳，B澄清石灰水检验二氧化碳，C氢氧化钠溶液吸收空气中的二氧化碳，即可快速解答本题．

解答 解：（1）装置A中是硫酸铜溶液，它与硫化氢反应生成黑色沉淀，若出现黑色浑浊证明排污管道气含硫化氢，化学式为H₂S；
（2）装置B中是澄清的石灰水，二氧化碳能使它变浑浊，若B装置出现白色沉淀，说明排污管道气含二氧化碳，化学方程式为：CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O；
（3）利用甲烷燃烧能够产生水和二氧化碳，装置D中可见火焰，干燥的烧杯内壁有水雾出现，CH₄+2O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$CO₂+2H₂O，说明排污管道气中含有甲烷，要检验生成的二氧化碳，可使用澄清石灰水，澄清石灰水变浑浊即可证明生成了二氧化碳；
（4）根据反应的化学方程式CH₄+2O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$CO₂+2H₂O，纯净的甲烷气体完全燃烧生成水与二氧化碳的质量比=（2×18）：44=9：11；如果排污管道气含有CO则燃烧生成物中二氧化碳质量会增大，则反应后 $\frac{m（水）}{m（二氧化碳）}$＜9：11．
故答案为：（1）H₂S；
（2）出现白色沉淀，CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O；
（3）甲烷；
（4）9：11．

点评 利用信息的实验探究题，只有熟练掌握物质的性质才能准确顺利的得出正确答案．