题目内容
实验室可选用图1-5-20中的部分或全部装置测定由SO2、CH4、CO2和H2所组成的混合气体中某种成分的质量分数。设气体通过每种装置时都能完全反应。已知：2CxHy+(4x+y)CuO
2xCO2+(4x+y)Cu+yH2O
(1)若只测定SO2气体，必须选用的装置是____________ (填装置序号，下同)；若只测定混合气体中的CO2，必须选用的装置有________________________。
(2)若四种气体分别依次通过③④①②⑤和③④⑤②①，是否都可测量出四种气体的质量分数？____________(填“能”或“不能”)。
(3)若混合气体总质量为m g，分别依次通过③④①②⑤，实验②装置减少m1 g,?⑤装置增重m2 g，则原混合气体中CH4的质量分数w(CH4)= ____________。
(4)若将混合气体中甲烷换成乙烯，其他不变(已知：3CH2==CH2+2MnO4(稀)+4H2O
3CH2OH—CH2OH+2KOH+2MnO2↓)，设每次原混合气体取样均为m g，只选用装置中的③、④、⑤，能否测定混合气体中SO2的质量分数？_________ (填“能”或“不能”)。如果能，请简要写出你的设计方案和结果：_____________________________________________；如果不能，此空格不必填。
图1-5-20
解析:(1)SO2、CO2都是酸性气体，皆可被碱吸收。另SO2具有较强还原性，CO2有弱氧化性，故只测定SO2时必须选用装置③。若只测定CO2，则必须除SO2后再经干燥管被碱吸收，必须选用的装置为③①④或③①⑤。
(2)气体经过③可测得SO2的质量，通过④可测得CO2的质量，经①干燥后，再通过②，此时可用H2和CH4的物质的量表示反应前后的质量差，最后利用⑤增重的量又可得到含H2和CH4物质的量的方程，可求得二者的物质的量。①与⑤所起作用一致，顺序颠倒不会影响结果，即两种顺序皆能满足要求。
(3)设CH4和H2的物质的量分别为x、y，则：
CH4+4CuO
4Cu+CO2+2H2O 质量差
1 mol 1 mol 2 mol 64 g
x (x) (2x) (64x)
H2+CuOCu+H2O 质量差
1 mol 1 mol 16 g
y (y) (16y)
根据题意有：
解得
所以w(CH4)=
(4)④的作用依然是测定CO2的质量。若使混合试样通过装置③，则其质量的增加为乙烯、SO2的质量和。另取试样，若先通过装置⑤，则SO2被吸收，再通过③时的增重为乙烯的质量，质量差即为SO2的质量，进而可求SO2的质量分数。
答案:(1)③ ③①④或③①⑤(填③④或③⑤也可) (2)能 (3)
(4)能 先取m g混合试样慢慢通过装置③，测出装置③增加的质量，设为a g；再取m g混合试样，先慢慢通过装置⑤再通过装置
③，测出③增加的质量为b g。w(SO2)=
