Question

14．水煤气是将水蒸气通过灼热的焦炭而生成的气体，主要成分是一氧化碳、氢气及少量的二氧化碳和水蒸气．某课题组同学为验证水煤气的成分，做了以下准备：
（一）资料收集：①H₂+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H₂O   ②CO+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+CO₂
③无水硫酸铜遇水由白色变为蓝色 ④氢氧化钠溶液能够吸收二氧化碳气体 ⑤浓硫酸有吸水性，可作干燥剂．
（二）设计实验装置

请分析上面信息后回答：
①利用上述装置验证中各成分的依次顺序是H₂O、CO₂、H₂、CO（填气体的化学式）；
②装置C的目的是除去水煤气中的二氧化碳，装置D的目的是除去水蒸气，装置E内观察到的现象是黑色固体逐渐变成红色；
③实验中两次用到装置A，其目的分别是第一次使用装置A目的是验证水煤气中水蒸气的存在，第二次使用装置A目的是检验水煤气中是否含有氢气请你设计一种尾气处理方案：将玻璃管改成尖嘴点燃或用气球收集．

Answer 1

分析 ①根据水能使白色硫酸铜变蓝，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，氢气还原氧化铜能生成水，一氧化碳还原氧化铜生成二氧化碳考虑本题；
②根据氢氧化钠能与二氧化碳反应考虑，浓硫酸有吸水性，氧化铜被还原成铜考虑实验现象；
③根据实验中两次用到装置A，其目的是不同的，第一次用到装置A，其目的是验证水煤气含有二氧化碳气体，第二次用到装置A，其目的是：通过验证生成物中有二氧化碳来证明水煤气中含有一氧化碳．一氧化碳是一种有毒的气体，尾气一般要收集火、点燃进行分析．

解答 解：①水能使白色硫酸铜变蓝，先通过无水硫酸铜是检验是否含有水的；二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，再通过石灰水是检验是否含有二氧化碳的；再通过氢氧化钠是除去原来的二氧化碳气体，通过浓硫酸是除去原来的水蒸气，通过氧化铜是检验是否含有还原性气体，再通过无水硫酸铜，是看是否有水生成，因为氢气还原氧化铜生成铜和水，所以是为了检验是否有氢气的；最后通过澄清石灰水是看有没有二氧化碳生成，由于一氧化碳还原氧化铜生成铜和二氧化碳，所以是为了检验是否含有一氧化碳的；
②氢氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和水，所以氢氧化钠的目的是吸收二氧化碳，排除对一氧化碳检验的干扰；浓硫酸有吸水性，所以装置D的目的是：除去水蒸气，氧化铜被还原成铜所以现象是：黑色粉末变为红色；
③前面的装置A是为了检验是否有水生成，后面的装置A是为了检验是否有水生成，从而确定是否有氢气存在，尾气含有一氧化碳，能污染空气，一般要收集火、点燃，所以尾气处理方案：将玻璃管改成尖嘴点燃．
故答案为：①H₂O、CO₂、H₂、CO；
②除去水煤气中的二氧化碳，除去水蒸气，黑色固体逐渐变成红色；
③第一次使用装置A目的是验证水煤气中水蒸气的存在，第二次使用装置A目的是检验水煤气中是否含有氢气，将玻璃管改成尖嘴点燃或用气球收集．

点评 本题难度不是很大，以实验探究的形式考查常见气体氢气、一氧化碳、二氧化碳和水蒸气的性质，熟练掌握常见气体的化学性质并能灵活运用是正确解答本题的关键．