Question

有一种气体，可能由氢气、一氧化碳、甲烷和二氧化碳四种气体中的一种或几种组成，为证明该气体的组成，进行了下面三组实验：

操作步骤	实验现象
①将该气体通过澄清的石灰水	未见出现浑浊现象
②将该气体点燃，在火焰的上方罩一只冷而干燥的烧杯，烧杯倒转后，注入少量清石灰水，震荡，	烧杯壁上有水珠出现；发现杯内石灰水变浑浊．
③若为进一步确定气体的组成，设计了两种方案．将1.48g该气体完全燃烧，依次通过如右图所示的装置（每步均完全吸收）称量装置前后变化的质量．	方 案 A		浓硫酸增重4.68g；氢氧化钠溶液增重3.52g
	方 案 B		氢氧化钠溶液增重8.01g；浓硫酸增重0.30g．

根据上述实验结果回答下列问题：
（1）写出甲烷燃烧的化学方程式：______．
（2）该气体组成中一定无______气体．该气体组成中一定存在______元素．
（3）写出NaOH溶液瓶中发生反应的化学方程式______．
（4）你认为实验③正确的方案是______；理由是______．
（5）由③的实验数据确定该气体的组成是______．

Answer 1

解：（1）甲烷由C、H元素组成，完全燃烧时生成二氧化碳和水；
故答案为：CH₄+2O₂CO₂+2H₂O；
（2）混合气体通过澄清石灰水，石灰水没有出现浑浊，说明混合气体中不含二氧化碳；混合气体燃烧后烧杯壁有水出现且出现石灰水变浑浊，说明燃烧后生成水和二氧化碳；则混合气体中一定含有C、H元素；
故答案为：CO₂；C、H；
（3）二氧化碳与氢氧化钠反应，生成碳酸钠和水；
故答案为：2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O；
（4）如果燃烧后产生先通过氢氧化钠溶液，二氧化碳被吸收的同时，水蒸气通过溶液时遇冷液化，然后再通过浓硫酸，浓硫酸吸收的水则不是燃烧形成的水，实验结果失去探究意义；所以，方案B不可取；
故答案为：方案A；先氢氧化钠溶液溶液，会让部分水也被氢氧化钠溶液冷却吸收，导致水和二氧化碳的质量都不准．
（5）燃烧生成的4.68g水中H元素质量=4.68g××100%=0.52g；
生成的3.52gCO₂中C元素质量=3.52g××100%=0.96g；
则原混合气体中C、H元素质量和=0.52g+0.96g=1.48g，
与混合气体质量相等，说明混合气体中不含O元素，则混合气体中不含CO；
混合气体中C、H元素质量比=0.96g：0.52g=24：13，而甲烷中C、H元素质量比=12：4=24：8，则混合气体不是纯净的甲烷；
故答案为：CH₄、H₂．
分析：（1）含C、H元素的可燃烧物完全燃烧生成二氧化碳和水；甲烷由C、H元素组成的最简单的有机物；
（2）二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，实验室经常使用澄清石灰水检验二氧化碳气体；由化学变化前后元素的种类不变的特点，根据燃烧生成二氧化碳和水，推断气体组成中的元素；
（3）利用二氧化碳能与氢氧化钠反应的性质，可采取氢氧化钠溶液瓶吸收燃烧生成物中的二氧化碳；
（4）两个方案中的不同点就在于产生先通过浓硫酸还是先通过氢氧化钠溶液；浓硫酸只吸收水，对产生中的二氧化碳不产生影响，而氢氧化钠溶液在吸收二氧化碳的同时会影响到产物中的水；
（5）浓硫酸吸水而增重，氢氧化钠溶液吸收二氧化碳而增重，根据增重量可知生成二氧化碳和水的质量；化学变化前后元素的种类和质量都不变．
点评：可燃性气体CH₄、H₂、CO燃烧时，H₂燃烧只生成水，CO燃烧只生成二氧化碳，CH₄燃烧既生成水又生成二氧化碳．