Question

3．为验证某混合气体中是否含有一氧化碳、二氧化碳和水蒸气，同学设计了如图实验装置 （装置气密性良好），将混合气体依次通入，实验现象记录如下．（药品均足量且每步反应完全、夹持仪器省略）

装置	现象
甲	增重
乙	无明显现象
丙	粉末由 黑变红
丁	试液由紫变红，气球变大

①丙中粉末由黑变红，发生的化学反应方程式为CO+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+CO₂；
②丁装置中发生的化学反应方程式为CO₂+H₂O=H₂CO₃；
③根据上述现象，分析混合气体中一定含有水蒸气、一氧化碳，可能含有二氧化碳．写出可能含有二氧化碳的理由甲增重，一定含有水蒸气，氧化钙和水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙可与二氧化碳反应；
④在不改变装置的前提下，只需将装置甲中药品换成无水硫酸铜，即可判断二氧化碳是否存在；
⑤经过④中改进后，装置依然存在问题，继续改进的方法是在乙和丙之间加加一个盛有氢氧化钠溶液的洗气瓶．

Answer 1

分析 ①一氧化碳可与灼热的氧化铜反应生成铜和二氧化碳，氧化铜是黑色粉末，在反应中氧化铜提供氧，是反应的氧化剂；
②根据二氧化碳和水反应生成碳酸解答；
③甲增重，一定含有水蒸气，氧化钙和水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙可与二氧化碳反应；
④甲装置的作用是吸收水，通过装置质量增加判断有水生成，但氧化钙和水反应生成氢氧化钙，二氧化碳和氢氧化钙又能反应，检验二氧化碳用澄清的石灰水，所以要证明二氧化碳存在，则可将甲中药品改为无水硫酸铜，检验水的存在，又不吸收二氧化碳；
⑤为排除对一氧化碳的检验，应在乙和丙之间加一个吸收二氧化碳的装置．

解答 解：
①一氧化碳可与灼热的氧化铜反应生成铜和二氧化碳，氧化铜是黑色粉末，所以黑色粉末变红，反应方程式是：CO+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+CO₂；
②二氧化碳和水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊试液变红，发生的化学反应方程式为：CO₂+H₂O=H₂CO₃；
③甲增重，说明一定含有水蒸气，而氧化钙和水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙又可与二氧化碳反应，也会使甲增重，所以无法确定是否含有二氧化碳；
④由Ⅲ分析可知：氧化钙与水反应后生成氢氧化钙，氢氧化钙又可与二氧化碳反应，为了排除干扰，要证明二氧化碳存在，则可将甲中药品改为无水硫酸铜，检验水的存在，又不吸收二氧化碳；
⑤为排除对一氧化碳的检验，应在乙和丙之间加一个吸收二氧化碳的装置；
故答案为：黑
①黑；CO+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+CO₂；
②CO₂+H₂O=H₂CO₃；
③甲增重，一定含有水蒸气，氧化钙和水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙可与二氧化碳反应；
④甲；无水硫酸铜；
⑤在乙和丙之间加加一个盛有氢氧化钠溶液的洗气瓶．

点评 本题以实验探究的形式考查常见气体一氧化碳、二氧化碳和水蒸气的检验，解题的关键是根据实验装置图结合实验的目的分析各处装置在实验中的作用，要求同学们要具有综合的化学知识才能做好此题．