Question

20．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
【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石灰水变浑浊，A中黑色粉末变为红色．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．
（4）装置D在实验中的作用点燃一氧化碳，防止污染空气．

Answer 1

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，根据观察到的现象是：石灰水变浑浊，A中黑色粉末变为红色，可知反应有：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：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；
（4）因为一氧化碳是有毒的气体，因此要进行尾气处理；
故填：点燃一氧化碳，防止污染空气．

点评 通过回答本题知道了验证燃烧条件的对照实验的设计方法，掌握了氢气和一氧化碳的验证方法．