Question

13．興趣小組同學(xué)為了弄清即將維修的沼氣池中氣體的成分，進(jìn)行了有關(guān)實(shí)驗(yàn)．請你與他們一起完成以下探究活動：
【收集氣體】將不加蓋的礦泉水瓶裝滿水，用細(xì)繩吊入池中，再用木棍撥動使瓶中的水全部倒出（見圖1），然后迅速拉起礦泉水瓶，蓋上瓶蓋．這種方法屬于排水集氣法．

【對氣體猜想】
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的混合氣體．
【實(shí)驗(yàn)和推斷】（見圖3）

（1）若“現(xiàn)象a”為石灰水變渾濁，則說明氣體中含有二氧化碳?xì)怏w．
（2）步驟②的目的是除去收集到（或礦泉水瓶中）的氣體中的CO₂；步驟③“注水裝置”應(yīng)選圖2中的ii（填序號）．
（3）若“現(xiàn)象b”為杯壁有水霧出現(xiàn)，有同學(xué)認(rèn)為“猜想Ⅰ或Ⅳ”成立，其反應(yīng)方程式為：CH₄+2O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$CO₂+2H₂O；另有同學(xué)認(rèn)為此現(xiàn)象不能證明收集到的氣體中一定含有氫元素，理由是收集的氣體中本身含有水蒸氣；要排除這種干擾可采取的措施是在點(diǎn)燃的尖嘴管前加裝一個(gè)干燥裝置．
（4）采�。�3）中的排除干擾措施后：若“現(xiàn)象a、b”無明顯現(xiàn)象，“現(xiàn)象c”石灰水變渾濁，則證明“猜想II”成立；若“現(xiàn)象a、c”均為石灰水變渾濁，“現(xiàn)象b”為杯壁有水霧，則證明“猜想IV”成立．

Answer 1

分析 【收集氣體】根據(jù)圖示收集氣體的操作特點(diǎn)，判斷收集氣體的方法；
【實(shí)驗(yàn)和推斷】推斷題是初中化學(xué)試題中常見但卻十分重要的一類題型．本題可用逆推法，了解現(xiàn)象與本質(zhì)的聯(lián)系．
（1）二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，通常利用這一變化檢驗(yàn)氣體為二氧化碳；
（2）步驟②加入適量的氫氧化鈉溶液的作用為：吸收二氧化碳?xì)怏w，以防干擾試驗(yàn)；步驟③“注水裝置”應(yīng)選下圖中的有控制開關(guān)的裝置，以防氣體逸出，所以選ⅱ．
（3）若“現(xiàn)象b”為杯壁有水霧出現(xiàn)，有同學(xué)認(rèn)為“猜想Ⅰ或Ⅳ”成立，是由于甲烷燃燒的可生成水；因?yàn)槭占�的氣體中本身含有水蒸汽，所以在點(diǎn)燃的尖嘴管前加裝一個(gè)干燥裝置，排除干擾；
（4）分析所出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的原因，判斷氣體組成，得出猜想成立：若“現(xiàn)象a、b”無明顯現(xiàn)象，“現(xiàn)象c”石灰水變渾濁，則證明原氣體不含二氧化碳和甲烷，全部為CO；若“現(xiàn)象a、c”均為石灰水變渾濁，“現(xiàn)象b”為杯壁有水霧，則證明氣體中含有甲烷和二氧化碳．

解答 解：【收集氣體】根據(jù)圖示，采取排出瓶內(nèi)的水收集氣體的操作特點(diǎn)，可判斷收集氣體的方法為排水集氣法；
【實(shí)驗(yàn)和推斷】（1）澄清石灰水變渾濁，可判斷氣體為二氧化碳；
（2）氫氧化鈉溶液的作用為：吸收二氧化碳?xì)怏w，以防干擾試驗(yàn)；步驟③“注水裝置”應(yīng)選有控制開關(guān)的裝置ⅱ．
（3）甲烷燃燒生成二氧化碳和水，化學(xué)方程式為：CH₄+2O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$CO₂+2H₂O，會杯壁有水霧出現(xiàn)，因此認(rèn)為含有甲烷氣體的“猜想Ⅰ或Ⅳ”成立；因?yàn)槭占�的氣體中本身含有水蒸汽，為了排除原有水蒸氣的干擾，在點(diǎn)燃的尖嘴管前加裝一個(gè)干燥裝置；
（4）采�。�3）中的排除干擾措施后：若“現(xiàn)象a、b”無明顯現(xiàn)象，則證明原氣體不含二氧化碳，燃燒后也不生成水，“現(xiàn)象c”石灰水變渾濁，燃燒后生成了二氧化碳，則證明原氣體只含有CO，故猜想II成立；若“現(xiàn)象a、c”均為石灰水變渾濁，說明原氣體有二氧化碳，反應(yīng)中也有生成的二氧化碳，“現(xiàn)象b”為杯壁有水霧，則證明氣體中含有甲烷，故猜想IV成立．
故答案為：【收集氣體】排水；
【實(shí)驗(yàn)和推斷】（1）CO₂（或二氧化碳）；
（2）除去收集到（或礦泉水瓶中）的氣體中的CO₂，ⅱ；
（3）CH₄+2O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$CO₂+2H₂O，收集的氣體中本身含有水蒸氣，在點(diǎn)燃的尖嘴管前加裝一個(gè)干燥裝置；
（4）Ⅱ，Ⅳ．

點(diǎn)評 從題目中挖出一些明顯或隱含的條件，抓住突破口（現(xiàn)象特征、反應(yīng)特征及結(jié)構(gòu)特征），導(dǎo)出結(jié)論，最后別忘了把結(jié)論代入原題中驗(yàn)證，若“路”走得通則已經(jīng)成功．