Question

陈茜家里修建了沼气池，每天用沼气烧水做饭，很是方便．陈茜从查找的资料中得知：“沼气的主要成分是甲烷，甲烷是由碳、氢元素组成的．”她很想通过实验来证明甲烷中一定含有碳、氢元素，她先用右图装置从沼气池中收集了一瓶沼气（已检验过纯度）．将气体带到学校，陈茜与课外活动小组的同学想一起完成该实验．请你能帮他们设计出合理的实验方案．

Answer 1

解：本题的思路可整理为：从瓶中排出沼气→除去CO₂→除去水蒸气→点燃沼气，干燥烧杯罩在火焰上证明氢→澄清石灰水变浑浊证明碳；按此思路，可设计如图所示的实验装置：用水排出瓶内气体，通过澄清石灰不检验并处理沼气中对实验可能产生影响的二氧化碳，用浓硫酸干燥通过溶液而带有水分的气体后，点燃，并在火焰上罩一干冷烧杯，观察杯壁是否有水珠出现；然后换一内壁涂有澄清石灰水的烧杯再罩在火焰上，观察石灰水是否变浑浊．

故答案为：设计如图所示的证明实验装置，用注射器注水，使沼气排出；装置B中的石灰水吸收沼气中可能存在的二氧化碳，经C装置浓硫酸干燥后得到干燥纯净的沼气；在尖嘴玻璃管口点燃沼气，并倒扣一个冷而干燥的烧杯，烧杯内壁有水珠生成，即证明沼气中含有氢元素；随后换一个内壁附有澄清石灰水的烧杯，倒扣在尖嘴玻璃管的火焰上方，澄清石灰水变浑浊，证明沼气中含有碳元素．
分析：可燃物完全燃烧，可燃中的碳元素全部生成二氧化碳，可燃物中氢元素全部生成水；可利用二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊检验燃烧后生成的二氧化碳，可利用水蒸气遇冷会凝聚成小水滴检验燃烧后生成的水；
为防止沼气中含二氧化碳和水对实验结果形成影响，把沼气净化处理后点燃，在火焰上罩烧杯，检验燃烧的生成物，如果有水和二氧化碳生成，则可说明沼气中含有C和H两种元素．
点评：根据反应前后元素种类不变，可燃物燃烧生成二氧化碳和水，则可燃物一定含有C、H元素，可能含有O元素．