Question

定性和定量是研究化学实验的两种方法，我们可以通过观察某个实验现象来定性认识，也可以通过称量化学反应前后的质量变化来定量研究。通常瓦斯气体可能含有CO、CO₂、CH₄等气体，某兴趣小组为确定该气体是否含有这三种气体中的一种或几种，初步设计了如下实验方案供大家讨论：

已知：CH₄在加热条件下会与氧化铜反应生成铜、二氧化碳和水。

（1）实验过程若发现A处澄清石灰水变浑浊，发生的化学方程式为_____。

（2）同学甲认为，氧化钙的作用是防止空气中的_____对实验造成干扰，小组成员一致同意。

（3）同学乙认为，若装置C中CuO变红，则除了甲烷与CuO可能发生反应外，还可能发生的反应是_____；（用化学方程式表示）。

（4）装置B中装有足量NaOH溶液，其作用是: _____。

（5）同学丙认为，欲通过D装置中浓硫酸因吸收水分而增重，说明混合气体中含有CH₄的思路不严密，认为需要在_____ （填序号） 间再增加一个装有_____的洗气瓶 （编号为F）,才能证明含有CH₄。

（6）同学丁认为该装置存在着重大安全隐患，理由是_____。综合上述讨论，兴趣小组将经过处理后的混合气体,通过改进后的装置进行了实验探究，请根据实验现象和数据填写结论：

装置	实验现象/数据	实验结论
A	石灰水变浑浊	通过实验现象和数据，小组成员一致认为该气体样品中含有_____。
B	无明显现象
C	黑色粉末变成红色
D	装置D增重1.8g
E	装置E增重2.2g

Answer

CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O 水 除去气体中的二氧化碳 BC 浓硫酸 装置中含有氧气，加热时可能会发生爆炸 CO2、CH4

【解析】

（1）二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，实验过程若发现A处澄清石灰水变浑浊，发生的化学方程式为：CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O。

（2）氧化钙能与水反应，故氧化钙的作用是防止空气中的水对实验造成干扰。

（3）一氧化碳具有还原性，能与金属氧化物反应，通常瓦斯气体可能含有CO、CO2、CH4等气体，故同学乙认为，若装置C中CuO变红，则除了甲烷与CuO可能发生反应外，还可能发生的反应是。

（4）装置B中装有足量NaOH溶液，其作用是除去气体中的二氧化碳。

（5）在通过NaOH溶液时，气体中会混有水蒸气，所以应该先除去气体中混有的水蒸气，因为浓硫酸具有吸水性，故需要在BC间再增加一个装有浓硫酸的洗气瓶 （编号为F），才能证明含有CH4。

（6）同学丁认为该装置存在着重大安全隐患，理由是装置中含有氧气，加热时可能会发生爆炸；装置A中澄清石灰水变浑浊，说明原混合气体中含有二氧化碳，装置D增重1.8g，说明反应生成水的质量为1.8g。装置E增重2.2g，说明反应生成二氧化碳的质量为2.2g，两者的质量比为1.8g：2.2g=9:11。根据化学方程式：CH4+4CuO4Cu+2H2O+CO2可以计算出反应生成的水与二氧化碳的质量比也为9:11，所以原混合气体中不含有CO，该气体样品中含有CO2、CH4。