题目内容

【题目】某混合气体可能含有CO、H2、CO2中的两种或三种。某兴趣小组通过实验探究其成分。

(查阅资料)无水硫酸铜为白色粉末,遇水变蓝色。

(提出问题)混合气体由哪些气体组成?

(提出猜想)猜想一:混合气体是CO、CO2; 猜想二:混合气体是CO、H2;

猜想三:混合气体是_______; 猜想四:混合气体是CO、H2、CO2。

(设计实验)将混合气体依次通过下列装置。

(观察现象)A中黑色固体变红色,B中无水硫酸铜变蓝色,C中澄清石灰水变浑浊。

(讨论交流)

(1)无水硫酸铜变蓝色,则猜想_______不成立;

(2)小华认为澄清石灰水变浑浊,原混合气体中一定含有CO2,小军认为小华的说法不正确,理由是_______;

(3)小丽认为在A装置前连接如图2三个装置就可以确定气体成分,则各仪器的接口连接顺序为:_______→g→h,其中NaOH溶液的作用是_______,按小丽改进后的装 置重新实验,观察到的现象是:A中黑色固体变红色,B中无水硫酸铜变蓝色,_______。则猜想四成立,写出C中反应的化学方程式_______。

(4)指导老师指出小丽改进后的实验装置还存在一处不足,你的改进措施是_______。

(5)碳酸氢钙[Ca(HCO3)2]的水溶液遇热时,碳酸氢钙会分解生成碳酸钙、二氧化碳和水,将一定质量的Ca(HCO3)2溶液加热使Ca(HCO3)2完全分解,冷却后分离混合物,称得沉淀的质量为10g,所得液体的质量 为185.6g(不考虑CO2的溶解,忽略加热、分离过程中液体的质量损失)。请计算加热前原溶液中钙元素的质量分数为_______(写出计算过程)。

【答案】H2、CO2 一 若混合气体中含有一氧化碳,能与氧化铜反应生成二氧化碳,也会使澄清石灰水变浑浊 e→f→a→b→d→c 除去未反应掉的CO2 前后两瓶石灰水都变浑浊 Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O 在h后增加尾气处理装置(或用酒精灯点燃尾气或尾气用气囊收集等合理答案均可) 2%

【解析】

[提出猜想]混合气体可能有CO、H2、CO2中的两种或三种,可能的组合为混合气体是CO、CO2;混合气体是CO、H2;混合气体是H2、CO2;混合气体是CO、CO2、H2;

[讨论交流](1)无水硫酸铜变蓝色,说明A中氢气与氧化铜反应产生水;气体中含有H2,所以则猜想一不成立;

(2)二氧化碳可使澄清石灰水变浑浊,但是二氧化碳可能来自于原混合气体,也可能是CO和灼热的CuO反应会生成CO2,所以小华的说法不正确;故填:若混合气体中含有一氧化碳,能与氧化铜反应生成二氧化碳,也会使澄清石灰水变浑浊;

(3)氢氧化钠溶液可以除去未反应掉的CO2,要先验证并除去二氧化碳,再进行干燥,然后将剩余的气体通入氧化铜发生反应,在验证生成的产物,产物验证时先验证水蒸气,在验证二氧化碳,所以则各仪器的接口连接顺序为e→f→a→b→d→c→g→h,A中黑色固体变红色,说明有还原性气体,B中无水硫酸铜变蓝色,说明A中氢气与氧化铜反应产生水;气体中含有H2,前一个瓶澄清石灰水变浑浊,说明含有二氧化碳,后一瓶澄清石灰水变浑浊,说明A中一氧化碳与氧化铜反应产生二氧化碳;气体中含有一氧化碳;故猜想四成立;二氧化碳与反应生成碳酸钙沉淀和水,反应的化学方程式为:CO2+Ca(OH)2═CaCO3↓+H2O;

(4)一氧化碳的毒性,会污染空气,所以要加装尾气处理装置;措施为:在h后增加尾气处理装置(或用酒精灯点燃尾气或尾气用气囊收集)(合理答案均可);

(5)设生成CO2的质量为x,

x=4.4g,

反应前溶液的质量=185.6g+10g+4.4g=200g;反应前钙元素的质量=10g××100%=4g;则加热前原溶液中钙元素的质量分数为×100%=2%。

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