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【高考原题】水蒸气通过灼热的煤所产生的混和气,其主要成份是CO、H2还含有CO2和水蒸气.请用下列装置设计一个实验,以确认上述混和气中含有CO和H2
(1)连接上述装置的正确顺序是:(填各接口的代码字母)
混和气→( )( )接( )( )接( )( )接( )( )接( )( ).
(2)确认混和气中含有H2的实验现象是;其理由是 .
(3)确认混和气中含有CO的实验现象是;其理由是 .
【答案】(1)(E)→(F)接(D)→(C)接(A)→(B)[接(J)(I)接(H)→(G)
(2)黑色CuO变红、无水硫酸铜变蓝。因为H2通过灼热的CuO后生成铜和水蒸气,水蒸气使无水硫酸铜变蓝
(3)黑色固体变红,澄清石灰水变混浊。因为CO通过灼热的CuO后生成铜和CO2气体,通入澄清石灰水中变混浊。
【解析】
一、水煤气通过灼热的煤炭,有以下反应:C + H2O(g)CO + H2, CO + H2O(g)CO2+H2,所以水煤气中含有CO、H2,还含有CO2和H2O(g)。
CO、H2的检验方法如下:
1.CO:
检验思路:不能直接检验,而是CO先通过灼热氧化铜转化为CO2,再检验CO2
现象:黑色固体变红,澄清的石灰水变浑浊
化学方程式:
CO + CuOCu + CO2
CO2+Ca(OH)2= CaCO3↓+H2O
2.H2
检验思路:H2,不能直接检验,而是H2先通过灼热氧化铜转化为,再检验生成的H2O(g)
现象:黑色固体变红,无水硫酸铜由白色变为蓝色
化学方程式:
H2+CuOCu + H2O
CuSO4+5H2O = CuSO4·5H2O
二、实验中的干扰因素:CO2会干扰CO的检验,H2O 会干扰H2的检验,所以事先先要除去CO2,H2O(g)
三、各种试剂的用途:
1. CuO:将H2和CO转化为H2O 和CO2
2.浓硫酸: 只能用来除去H2O(g)而不能用来检验H2O(g),因为吸水无现象
3.无水硫酸铜: 可以用来检验水的存在(有白色固体变蓝的现象),不能用来除去水(吸水效率低)
4. NaOH溶液:可以用来除去CO2,因其浓度大,除去吸收CO2完全,彻底。不能用来验证CO2,无现象
5.Ca(OH)2溶液: 可验证CO2,有明显现象,但不能用来除去CO2,因其微溶于水,浓度低,吸收CO2不全
四、试剂排列的安排:先验水,后除水。
混合气→NaOH 溶液(先除去CO2)→浓硫酸(后除去水蒸气)→灼热氧化铜(将H2,CO转化为H2O,CO2)→通过无水CuSO4检验H2O(g)→通过澄清石灰水检验CO2
五、导管连接顺序安排:洗气瓶:长进短出;球形干燥管:粗进细出。硬质玻璃管:一般左进右出。
六、拓展:如果选择足量碱石灰(装入球形干燥管),可以一次性除去CO2和H2O两种杂质气体。
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