Question

兴趣小组同学为了弄清即将维修的沼气池中气体的成分，进行了有关实验．请你与他们一起完成以下探究活动：
收集气体：将不加盖的矿泉水瓶装满水，用细绳吊入池中，再用木棍拨动使瓶中的水全部倒出（见图），然后迅速拉起矿泉水瓶，盖上瓶盖．这种方法属于______集气法．
对气体猜想：
猜想Ⅰ．全部是CH₄；   猜想Ⅱ．全部是CO；
猜想Ⅲ．全部是CO₂；   猜想Ⅳ．是CH₄和CO₂的混合气体．
实验和推断：

（1）若“现象a”为石灰水变浑浊，则说明气体中含有______气体．
（2）步骤②的目的是______；步骤③“注水装置”应选图中的______（填序号）．
（3）若“现象b”为杯壁有水雾出现，有同学认为“猜想Ⅰ或Ⅳ”成立，其反应方程式为：______ CO₂+2H₂O；

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；
【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）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；
（2）步骤②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；步骤③“注水装置”应选下图中的有控制开关的装置，以防气体逸出，所以选ⅱ．
（3）若“现象b”为杯壁有水雾出现，有同学认为“猜想Ⅰ或Ⅳ”成立，是由于甲烷燃烧的可生成水；因为收集的气体中本身含有水蒸汽，所以在点燃的尖嘴管前加装一个干燥装置，排除干扰；
（4）分析所出现实验现象的原因，判断气体组成，得出猜想成立：若“现象a、b”无明显现象，“现象c”石灰水变浑浊，则证明原气体不含二氧化碳和甲烷，全部为CO；若“现象a、c”均为石灰水变浑浊，“现象b”为杯壁有水雾，则证明气体中含有甲烷和二氧化碳．
【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；
【实验和推断】
（1）澄清石灰水变浑浊，可判断气体为二氧化碳；
（2）氢氧化钠溶液的作用为：吸收二氧化碳气体，以防干扰试验；步骤③“注水装置”应选有控制开关的装置ⅱ．
（3）甲烷燃烧生成二氧化碳和水，会杯壁有水雾出现，因此认为含有甲烷气体的“猜想Ⅰ或Ⅳ”成立；因为收集的气体中本身含有水蒸汽，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；
（4）采取（3）中的排除干扰措施后：若“现象a、b”无明显现象，则证明原气体不含二氧化碳，燃烧后也不生成水，“现象c”石灰水变浑浊，燃烧后生成了二氧化碳，则证明原气体只含有CO，故猜想II成立；若“现象a、c”均为石灰水变浑浊，说明原气体有二氧化碳，反应中也有生成的二氧化碳，“现象b”为杯壁有水雾，则证明气体中含有甲烷，故猜想IV成立．
故答案为：
【收集气体】排水；
【实验和推断】（1）CO2（或二氧化碳）；
（2）除去收集到（或矿泉水瓶中）的气体中的CO2；ⅱ；
（3）CH4+2O2CO2+2H2O；  收集的气体中本身含有水蒸气；  
（4）Ⅱ；Ⅳ．