Question

水田或池塘里常常不时地冒出一些气泡，几位同学决心弄清这种气泡的成分．请你与他们一起完成如下的探究：
【对气体猜想】
猜想I：全部是CH₄； 猜想Ⅱ：全部是CO₂； 猜想Ⅲ：是CH₄和CO₂的混合气体．
【气体的收集】
他们设计了如图所示的取气方法：将空的雪碧汽水塑料瓶装满水，倒放在池塘中，瓶口对准水底冒出的气泡收集．这种集气方法叫______．针对瓶口太小不便于收集的特点，在不换瓶的情况下你的改进方法是______．
【实验和推断】
如图1，将雪碧瓶（A）中收集到的气体依次通入B、C中，在D处点燃．

（1）要将A中的气体通入后面的装置中，应选图2中的______ （填序号）“注水装置”．
（2）若B中石灰水变浑浊，则说明A中的气体中含有______气体．
（3）装置C作用是______．
（4）若D处倒扣的是涂有澄清石灰水的烧杯，出现浑浊，且B中无明显现象，则“猜想______”成立．
若D处倒扣的是干冷的大烧杯，杯壁有水雾出现，有同学认为“猜想I、Ⅲ”可能成立，另有同学认为此现象不能证明收集到的气体中一定含有CH₄，理由是气体通过B、C装置时，会带入水蒸气，要排除这种干扰可采取的措施是______．
（5）采取（4）中的排除干扰措施后，若D处分别倒扣干冷的烧杯和涂石灰水的烧杯，分别出现水雾和浑浊，且B中也出现浑浊，则证明“猜想______”成立．

Answer

【收集气体】根据图示收集气体的操作特点，判断收集气体的方法，根据不换瓶的要求对收集气体的装置进行改装，使收集的口部面积变大分析设计即可．
【实验和推断】推断题是初中化学试题中常见但却十分重要的一类题型．本题可用逆推法，了解现象与本质的联系．
（1）要将A中的气体通入后面的装置中应选下图中的有控制开关的装置，以防气体逸出，所以选②．
（2）二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，通常利用这一变化检验气体为二氧化碳；
（3）加入适量的氢氧化钠溶液的作用为：吸收二氧化碳气体，以防干扰试验；
（4）B中无现象说明原气体中无二氧化碳，D处变浑浊说明生成了二氧化碳，若D处倒扣的是干冷的大烧杯，杯壁有水雾出现，有同学认为“猜想Ⅰ或III”成立，是由于甲烷燃烧的可生成水；因为收集的气体中本身或在过程中带入的原因使其含有水蒸汽，所以在点燃的尖嘴管前加装一个干燥装置，排除干扰；
（5）分析所出现实验现象的原因，判断气体组成，得出猜想成立的组合即可；
【解析】
【收集气体】根据图示，采取排出瓶内的水收集气体的操作特点，可判断收集气体的方法为排水集气法；要使收集的口部面积变大，可在口部插入一漏斗解决．
【实验和推断】
（1）“注水装置”应选图中的有控制开关的装置，以防过程中气体逸出，所以选②．
（2）能使澄清石灰水变浑浊，是二氧化碳的特点，所以可判断气体中有二氧化碳；
（3）装置C中氢氧化钠溶液的作用为：吸收二氧化碳气体，以防干扰后续实验对二氧化碳的检验；
（4）B中无现象说明原气体中无二氧化碳，D处变浑浊说明生成了二氧化碳，甲烷燃烧生成二氧化碳和水，所以可能是“猜想I”成立，若D处倒扣的是干冷的大烧杯，杯壁有水雾出现，因为最后点燃的气体中本身可能含有水蒸汽，为了排除原有水蒸气的干扰，在点燃的尖嘴管前加装一个干燥装置，以排除干扰；
（5）采取（4）中的排除干扰措施后：B中出现浑浊说明原气体中含有二氧化碳，若D处分别倒扣干冷的烧杯和涂石灰水的烧杯，分别出现水雾和浑浊，说明燃烧后有水及二氧化碳生成，说明原气体中存在甲烷，故猜想III成立．
故答案为：【气体的收集】排水集气法；在瓶口插入一个漏斗进行收集
【实验和推断】
（1）②（2）CO2 （3）除去气体中的CO2（4）I；在点燃前将气体先通过干燥装置（5）Ⅲ