Question

實驗室可選用圖1-5-20中的部分或全部裝置測定由SO₂、CH₄、CO₂和H₂所組成的混合氣體中某種成分的質(zhì)量分數(shù)。設(shè)氣體通過每種裝置時都能完全反應。

已知：2C_xH_y+(4x+y)CuO2xCO₂+(4x+y)Cu+yH₂O

(1)若只測定SO₂氣體，必須選用的裝置是____________ (填裝置序號，下同)；若只測定混合氣體中的CO₂，必須選用的裝置有________________________。

(2)若四種氣體分別依次通過③④①②⑤和③④⑤②①，是否都可測量出四種氣體的質(zhì)量分數(shù)？____________(填“能”或“不能”)。

(3)若混合氣體總質(zhì)量為m g，分別依次通過③④①②⑤，實驗②裝置減少m₁ g,?⑤裝置增重m₂ g，則原混合氣體中CH₄的質(zhì)量分數(shù)w(CH₄)= ____________。

(4)若將混合氣體中甲烷換成乙烯，其他不變(已知：3CH₂==CH₂+2MnO₄(稀)+4H₂O

3CH₂OH—CH₂OH+2KOH+2MnO₂↓)，設(shè)每次原混合氣體取樣均為m g，只選用裝置中的③、④、⑤，能否測定混合氣體中SO₂的質(zhì)量分數(shù)？_________ (填“能”或“不能”)。如果能，請簡要寫出你的設(shè)計方案和結(jié)果：_____________________________________________；如果不能，此空格不必填。

圖1-5-20

Answer 1

解析:(1)SO₂、CO₂都是酸性氣體，皆可被堿吸收。另SO₂具有較強還原性，CO₂有弱氧化性，故只測定SO₂時必須選用裝置③。若只測定CO₂，則必須除SO₂后再經(jīng)干燥管被堿吸收，必須選用的裝置為③①④或③①⑤。

(2)氣體經(jīng)過③可測得SO₂的質(zhì)量，通過④可測得CO₂的質(zhì)量，經(jīng)①干燥后，再通過②，此時可用H₂和CH₄的物質(zhì)的量表示反應前后的質(zhì)量差，最后利用⑤增重的量又可得到含H₂和CH₄物質(zhì)的量的方程，可求得二者的物質(zhì)的量。①與⑤所起作用一致，順序顛倒不會影響結(jié)果，即兩種順序皆能滿足要求。

(3)設(shè)CH₄和H₂的物質(zhì)的量分別為x、y，則：

  CH₄+4CuO4Cu+CO₂+2H₂O    質(zhì)量差

1 mol                           1 mol 2 mol    64 g

    x                                 (x)    (2x)    (64x)

  H₂+CuOCu+H₂O    質(zhì)量差

1 mol                    1 mol    16 g

   y                          (y)      (16y)

根據(jù)題意有：

解得

所以w(CH₄)=

(4)④的作用依然是測定CO₂的質(zhì)量。若使混合試樣通過裝置③，則其質(zhì)量的增加為乙烯、SO₂的質(zhì)量和。另取試樣，若先通過裝置⑤，則SO₂被吸收，再通過③時的增重為乙烯的質(zhì)量，質(zhì)量差即為SO₂的質(zhì)量，進而可求SO₂的質(zhì)量分數(shù)。

答案:(1)③  ③①④或③①⑤(填③④或③⑤也可)  (2)能  (3)

(4)能  先取m g混合試樣慢慢通過裝置③，測出裝置③增加的質(zhì)量，設(shè)為a g；再取m g混合試樣，先慢慢通過裝置⑤再通過裝置

③，測出③增加的質(zhì)量為b g。w(SO₂)=