Question

某無色氣體X可能含有氫氣、一氧化碳、二氧化碳和甲烷四種氣體中的一種或兩種．為確認其組成，某同學取一定量該氣體按下圖所示裝置進行實驗（假設每步都充分反應或吸收），結果裝置①中無明顯變化，裝置③增重1.8g，裝置④增重2.2g．（提示：堿石灰有吸水性；濃硫酸有吸水性；氫氧化鈉能吸收二氧化碳）

下列關于氣體X成分的分析中，一定不含有

CO₂

；
可能含有的組成（1）

CH₄

；（2）

CH₄和H₂、CO

；（3）

CO和H₂

；（4）

無

．

Answer 1

分析：首先根據各裝置的作用：①裝置可以檢驗是否含有二氧化碳，堿石灰能吸收水分和酸性氣體，濃硫酸是用來吸收水分的，氫氧化鈉溶液用來吸收二氧化碳．裝置①中無明顯變化，說明一定沒有CO₂；裝置③增重1.8 g，說明生成了1.8g水；裝置④增重2.2 g，說明生成了2.2g二氧化碳；然后根據水和二氧化碳的質量可計算出二氧化碳和水的物質的量的比，進而可以確定氣體X的組成．

解答：解：由題意可知：氣體X通過澄清石灰水時無明顯變化，說明一定不含二氧化碳；
該氣體燃燒后生成水和二氧化碳，因為裝置③增重1.8 g，說明生成了1.8g水，即有0.1mol水生成；因為裝置④增重2.2g，說明有0.05mol二氧化碳生成，則生成的二氧化碳和水的比是1：2；
CH₄+2O₂

點燃  .

2H₂O+CO₂
              2     1
0.05mol    0.1mol  0.05mol
2H₂+O₂

點燃  .

2H₂O     2CO+O₂

點燃  .

2CO₂
觀察方程式可知，如果是純甲烷燃燒符合條件，但是一旦加入了只生成水的氫氣，那么最終一定會多生成水，二氧化碳和水的比例一定不會是1：2，故不可能是甲烷和氫氣的混合物；如果加入了只生成二氧化碳的CO，那么最終一定會多生成二氧化碳，二氧化碳和水的比例也一定不會是1：2，故不可能是甲烷和一氧化碳的混合物；一氧化碳燃燒只生成CO₂，H₂只燃燒生成H₂O，如果反應物比例適當也會出現這種生成物比例；
故X的組成可能是①只有甲烷，②可能含有氫氣和一氧化碳，③可能同時含有甲烷、氫氣和一氧化碳．

點評：氣體燃燒產生了水蒸氣和二氧化碳，說明該氣體中既含有氫元素，也含有碳元素，然后根據所給數據仔細分析．