有关废气(尾气)成分分析及处理的探究专题

1、有关废气有关废气(尾气尾气)成分分析及处理成分分析及处理的探究的探究 废气废气(尾气尾气)成分分析及成分分析及处理的探究主要考查课本中常见处理的探究主要考查课本中常见气体的物理和化学性质、气体的收集方法，还有气体的净化、除气体的物理和化学性质、气体的收集方法，还有气体的净化、除杂以及对环境的影响等，因此在进行本模块复习时，需要掌握常杂以及对环境的影响等，因此在进行本模块复习时，需要掌握常见气体的相关知识，需要留意的是气体净化的顺序。见气体的相关知识，需要留意的是气体净化的顺序。一、废气一、废气(尾气尾气)的成分检验和鉴的成分检验和鉴别别因为废气因为废气(尾气尾气)一般都是多种气一般都是多种气体

2、成分的混合物，所以要体成分的混合物，所以要分别检验和鉴别出各种气体是否存在。分别检验和鉴别出各种气体是否存在。1常常见气体的检验见气体的检验如如 O2、CO2、H2、CO、NH3、CH4 等，见第等，见第 27 讲讲“考点梳考点梳理理”。2可可燃物中燃物中 C、H 两种元素的检验两种元素的检验将可燃物燃烧，在火焰上方罩一个干燥的烧杯，观察烧杯内将可燃物燃烧，在火焰上方罩一个干燥的烧杯，观察烧杯内壁是否有水珠壁是否有水珠(或水雾或水雾)生成，若有水珠生成，若有水珠(或水雾或水雾)生成，证明可燃生成，证明可燃物中含有元素物中含有元素 H；迅速把烧杯倒过来并向烧杯内注入少量澄清石；迅速把烧杯倒过来并

3、向烧杯内注入少量澄清石灰水，振荡，若石灰水变浑浊，证明含有元素灰水，振荡，若石灰水变浑浊，证明含有元素 C。二、废气二、废气(尾气尾气)的成分处理的成分处理1吸收法吸收法吸收法是分离、净化气体混合物最重要的方法之一。在气态吸收法是分离、净化气体混合物最重要的方法之一。在气态污染物治理工程中，吸收法被广泛用于处理污染物治理工程中，吸收法被广泛用于处理 CO2 、SO2 、HCl、NH3 等废气中。等废气中。吸收基本原理：酸吸收基本原理：酸(性性)与碱与碱(性性)中和反应。中和反应。2燃烧法燃烧法燃烧法即是对含有可燃性有害组分的混合气体进行氧化燃燃烧法即是对含有可燃性有害组分的混合气体进行氧化燃烧

4、或高温分解，从而使这些有害组分转化为无害物质的方法。主烧或高温分解，从而使这些有害组分转化为无害物质的方法。主要应用于碳氢化合物、要应用于碳氢化合物、CO 等有害物质的净化治理。等有害物质的净化治理。例题(2010 年广东)2010 年 4 月 28 日某媒体题为“排污工程施工，毒气放倒三人”的报道，引起某兴趣小组同学的思考。【提出问题】排污管道中的毒气有什么成分？【查阅资料】. 排污管道中的大部分有机物在一定条件下发酵会产生CO、CO2、H2S、CH4 等。.H2S 气体能与 CuSO4 溶液反应生成黑色沉淀。【提出猜想】小组同学对排污管道气含有上述气体中最少 3种成分的猜想如下：猜想 1：

5、有 CO、CO2、H2S；猜想 2：有 CO、CO2、CH4；猜想 3：有 CO、H2S、CH4；猜想 4：有 CO2、H2S、_；猜想 5：有 CO、CO2、H2S、CH4。CH4【实验方案】小组同学共同设计了如上图所示的装置并进行探究(夹持仪器已省略)。【问题讨论】(1)如果 A 装置没有明显变化，则猜想_成立；如果B 装置没有明显变化，则猜想_成立。(2)在验证猜想 1 的实验中，装置 C 中 NaOH 溶液的作用是_；若要进一步验证气体燃烧后的产物，操作是迅速把烧杯倒过来，向烧杯内注入_，振荡。32吸收 CO2澄清石灰水(3)要确证猜想要确证猜想 5 中是否有中是否有 CH4，某同学认

6、为图示装置有不足，某同学认为图示装置有不足之处，需要在装置之处，需要在装置 C 与与 D 之间加一个之间加一个_ 装置。改进后，装置。改进后，若气体燃烧，且若气体燃烧，且 D 装置内壁出现装置内壁出现_，证明气体中一定含有，证明气体中一定含有CH4。为了进一步确定气体中是否含有。为了进一步确定气体中是否含有 CO，可分别测定燃烧产，可分别测定燃烧产物中物中 H2O、CO2 的质量。其方法是：将燃烧产物依次通过盛有的质量。其方法是：将燃烧产物依次通过盛有_、_ 的装置，分别称量的装置，分别称量吸收燃烧产物前、吸收燃烧产物后装置的质量，通过计算、分析吸收燃烧产物前、吸收燃烧产物后装置的质量，通过计

7、算、分析得出结论。得出结论。干燥干燥水雾水雾浓硫酸浓硫酸(或或 CaCl2 或无水或无水 CuSO4)NaOH 溶液溶液1碳及许多含碳化合物不充分燃烧都要产生一氧化碳，一氧化碳是一种污染空气的有毒气体，它使人中毒的原因是_，通常采用燃烧法处理尾气中的一氧化碳。某同学对一氧化碳与一定量的氧气反应后所得的气体成分进行了如下实验探究：【提出猜想】反应后气体的组成可能是：CO 和 CO2；只有 CO2；_。CO2 和 O2一氧化碳与人体血液中的血红蛋白结合，使人体缺氧【实验探究】该同学为了验证自己的猜想，用下列装置进行实验：装置 B 中氢氧化钠溶液的作用是_。装置 A 中出现的现象是_，发生反应的化学

8、方程式是：_，用带火星的木条伸入 D 中出现的现象是_。吸收二氧化碳(或除去二氧化碳)澄清石灰水变浑浊Ca(OH)2CO2=CaCO3H2O木条复燃2某气体由 H2、CO 中的一种或两种组成，某化学兴趣小组对该气体的组成进行探究。【提出问题】该气体由什么物质组成？【提出假设】猜想：只有氢气；猜想：只有一氧化碳；猜想：_。【提供信息】由 H2、CO 中的一种或两种组成的气体能在氧气中安静地燃烧。氢气与一氧化碳的混合物【设计实验】将该气体在氧气中完全燃烧的产物依次通过装置 A、B，根据装置 A、B 中物质质量的变化情况来推测该气体的组成。现象结论装置 A 质量增加， 装置 B 质量无变化猜想_成立

9、装置 A 质量_，装置 B 质量增加猜想成立装置 A 质量增加，装置 B 质量_猜想成立【现象与结论】猜想无变化增加【分析讨论】氢二氧化碳碳(1)装置 A 质量增加，说明气体燃烧的产物中有_生成，推知该气体成分中一定含有_元素；装置 B 质量增加，说明该气体燃烧的产物中有_生成，推知该气体成分中一定含有_元素。(2)装置 A 中浓硫酸的作用是_。【反思】若某纯净物完全燃烧，将其产物依次通过该套实验装置 A、装置 B，发现装置 A、B 的质量都增加了，则该纯净物可能是_(任写一种物质的化学式或名称)。水吸水甲烷3(2011 年广东湛江)近几年我国某些城市酸雨污染较为严重，主要是因为大量燃烧含硫量

10、高的煤而形成的，此外，各种机动车排放的尾气也是形成酸雨的重要原因。【提出问题】通过实验证明煤中含有碳元素和硫元素。【查阅资料】(1)“二氧化硫能使高锰酸钾溶液褪色(由紫红色变为无色 ) ， 该反应的化学方程式为 ：5SO2 2KMnO4 2H2O=K2SO42MnSO42X ”。这个化学方程式中最后一种物质 X 的化学式是_。H2SO4(2)“二氧化硫和二氧化碳一样，也能使澄清石灰水变浑浊 。” 请 写出二 氧化 硫与 澄清 石灰 水反 应的 化学方 程式 ：_ 。根据上述资料，甲同学、乙同学和丙同学分别设计实验方案进行探究。SO2Ca(OH)2=CaSO3H2O【实验探究】(3)甲同学：“实

11、验操作”：甲同学进行了如下图所示 A、B 两步实验。“实验现象”： A 中稀高锰酸钾溶液褪色，B 中澄清石灰水变浑浊。“得出结论”：煤燃烧生成二氧化硫和二氧化碳，证明煤中含有碳元素和硫元素。(4)乙同学认为甲同学的实验方案不合理，其理由是_。(5)丙同学：“实验操作”：丙同学进行了如下图所示实验(部分装置在图中略去)：二氧化硫也会使澄清石灰水变浑浊，无法证明煤中含有碳元素【探究与结论】(6)C 装置的作用是_。(7)证明煤中含有碳元素和硫元素的现象是：丙同学的实验中_ _。除去过多的二氧化硫(或排除二氧化硫的干扰)B 中的溶液褪色，C 中的溶液不褪色，D 中澄清的石灰水变浑浊4(2011 年广

12、东揭阳)潜水艇有两种供氧的装置，第一种是储备压缩氧气，第二种是在紧急的情况下才使用的过氧化钠(Na2O2)作供氧剂，小红同学对过氧化钠如何作供氧剂产生浓厚的兴趣，于是他在老师的指导下展开了以下的探究活动。【查阅资料】过氧化钠是用在矿山、坑道、潜水或宇宙飞船等缺氧的场合中，将人们呼出的 CO2 转换成 O2，以供呼吸之用。二氧化碳与过氧化钠反应的生成物只有两种，一种是氧气，另一种是化合物。人呼出的气体中含有的水分也能与过氧化钠反应生成氧气。(1)小红利用下图 1 的 BCDE 装置组合和有关药品制取并收集氧气。图 1若用大理石与稀盐酸制取二氧化碳，则 B 中装置可采用上图 2 中的_(填数字序号

13、，下同)；E 中装置可采用上图中的_；B 中的化学方程式为：_ 。或CaCO32HCl=CaCl2H2OCO2(2)二氧化碳与过氧化钠反应除生成氧气还生成什么物质？【作出猜想】二氧化碳与过氧化钠反应生成的化合物到底是什么物质？小红作出了以下三种猜想：是碳酸；是氢氧化钠；是碳酸钠。通过对反应物有关的元素组成的分析，乙同学认为猜想_(填数字序号)一定是错误的，理由是_。 二氧化碳与过氧化钠都不含氢元素，根据质量守恒定律，不可能生成含有氢元素的碳酸或氢氧化钠实验步骤实验现象实验结论取 CO2 与 Na2O2 反应后的固体少量于试管中，加入_，把产生的气体通入足量的澄清石灰水中_；_猜想_是正确的【进

14、行实验】小红通过以下实验验证了另一个猜想的正确性，请完成下述实验报告。稀盐酸(或稀硫酸等)有大量气泡产生澄清石灰水变浑浊【反思与交流】小红若用图 A 来代替 B 装置，证明二氧化碳与过氧化钠反应生成了氧气，你是否同意小红的做法？_(填“是”或“否”)，原因：_。由此可知道过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式为：_Na2O2_CO2=O2_。222Na2CO3否人呼出的气体中的水也能与过氧化钠反应生成氧气5(2012 年四川达州)达州盛产天然气，有“中国气都”之称的美誉。天然气的主要成分是甲烷(CH4)，我校化学兴趣小组的同学对甲烷燃烧的产物产生了兴趣，请你参与：【提出问题】甲烷燃烧后生成哪些物质

15、？【查阅资料】含碳元素的物质完全燃烧生成 CO2，不完全燃烧生成 CO；无水 CuSO4 遇水变蓝。【猜想与假设】甲：CO2、H2O；乙：CO、H2O；丙：NH3、CO2、H2O；丁：CO2、CO、H2O。你认为_同学的猜想是错误的，理由是_。【实验探究】为了验证上述猜想与假设，将甲烷在一定量的O2 中燃烧的产物依次通过下列装置：丙质量守恒定律Fe2O33CO=2Fe3CO2_。(1)A、B 装置的顺序能否颠倒？_(填“能”或“否”)。(2)实验中用纯净 O2 而不用空气的原因是_。(3)实验中观察到 A 中无水 CuSO4 变蓝，B、D 中澄清石灰水变浑浊，C 中红色粉末变成黑色，由此推断_

16、同学猜想成立。(4)请写出 B 中澄清石灰水变浑浊、C 中红色粉末变成黑色的化学方程式：_高温【反思与交流】为避免有毒的 CO 污染环境，所以含碳元素的物质燃烧必须满足的条件是_。否空气中含有 CO2和 H2OCO2Ca(OH)2=CaCO3H2O丁氧气充足6(2012 年江苏宿迁)水田或池塘里常常冒出一些气泡，几位同学决定弄清这种气泡的成分，请你与他们一起完成如下探究：【收集气体】他们设计了如右图所示的取气方法：将空的塑料瓶装满水， 倒放在池塘中，瓶口对准水底冒出的气泡进行收集，由于瓶口太小不便于收集，在不换瓶的情况下，你的改进方法是_。【查阅资料】收集的气体可能是 CH4、CO2、CO 中

17、的一种或几种，其中 CH4、CO 是难溶于水的可燃性气体。在瓶口插一个倒扣的漏斗【实验探究】如下图 1，将塑料瓶 A 中收集到的气体依次通入 B、C 中，在 D 处点燃。图 1图 2(1)要将 A 中的气体通入后面的装置中，应选上图 2 中的_(填序号)。(2)若 B 中石灰水变浑浊，则说明 A 中含有_气体。(3)装置 C 作用是_。(4)若 D 处倒扣的是干冷的大烧杯，杯壁有水雾出现，有同学认为此现象不能证明收集到的气体中一定含有 CH4，理由是_，要排除这种干扰可采取的措施是_。 CO2除去气体中没有反应的二氧化碳水雾有可能是从 B、C 溶液中带出去的在 C 装置后加一个盛浓硫酸的洗气瓶

18、(或盛碱石灰的干燥管)图 1图 2(5)采取采取(4)中的排除干扰措施后，在中的排除干扰措施后，在 D 处倒扣涂有澄清石灰处倒扣涂有澄清石灰水的烧杯，出现浑浊，水的烧杯，出现浑浊， 再在再在 D 处倒扣干冷的烧杯，若杯壁有水处倒扣干冷的烧杯，若杯壁有水雾，则证明雾，则证明 A 中肯定含有中肯定含有_，若杯壁无水雾，则证明，若杯壁无水雾，则证明 A中肯定含有中肯定含有_。 一氧化碳(CO)甲烷(CH4) 图 1图 2(6)经进一步探究得知，收集的气体是 CH4、CO2、CO 的混合物，这几位同学拟用下图装置，粗略测定取样气体中 CO2 的含量。装置 E 中发生的反应方程式是：_；若取样气体为 1

19、00 mL, 装置 G 读数为 65.0 mL，则取样气体中 CO2 体积含量约为_%。352NaOHCO2=Na2CO3H2O7几位同学对蜡烛燃烧火焰的焰心进行了以下探究，请你完成其中的步骤：(1)点燃蜡烛，将一根小木条迅速平放入火焰中，约 1 s 后取出，现象如上图 A，这证明焰心_。(2)向焰心斜向插入一支细短玻璃管，发现玻璃管中无明显现象(如上图 B)，在玻璃管的上口点燃，上口产生火焰，这就可以说明焰心物质的性质是_、_。可燃性温度最低气体猜想操作现象结论假设：焰心气体CO2在未点燃的短玻管上口_假设不成立假设：焰心气体CO用表面烧黑的灼热铜丝迅速插入短玻璃管上口烧黑的铜丝变成红色_假

20、设：焰心气体含石蜡蒸气取一较长的细玻璃管，用湿冷毛巾包住中部，将玻璃管下端插入焰心，上端试用火焰点燃_假设成立取下长玻璃管，打开湿毛巾_(3)猜想和验证。罩一个涂有澄清石灰水的小烧杯不变浑浊假设成立不能点燃导管中部有白色固体CxH4y(xy)O2=xCO22yH2O为：_。(4)若蜡烛的分子式用 CxH4y 表示，则其燃烧的化学方程式点燃CuO=CuCO2；无水硫酸铜遇水由白色变为蓝色。8(2012 年山东济宁)(1)水煤气是将水蒸气通过灼热的焦炭而生成的气体，主要成分是一氧化碳、氢气及少量的二氧化碳和水蒸气。某课题组同学为验证水煤气的成分，做了以下准备。. 资 料 收 集 ： H2 CuO

21、= Cu H2O ； CO .设计实验装置。请分析上面信息后回答：你认为验证水煤气中各成分的顺序依次是_；H2O、CO2、H2、CO 装置 C 的目 的是_ _ ，装 置 D 的作 用是_；除去水蒸气吸收二氧化碳装置 E 内观察到的现象是_；实验中两次用到装置 A，其目的分别是_；请你设计一种尾气处理方案：_。(2)不少家庭养观赏鱼，有时会在鱼缸里放点“鱼浮灵”，可使水中的含氧量迅速增加，“鱼浮灵”的化学名称是过氧碳酸钠(俗称固体双氧水，化学式 2Na2CO33H2O2)。常温下，过氧碳酸钠易溶于水并迅速放出氧气，能有效地提高水生动物的成活率。黑色变成红色验证水煤气含有水蒸气;通过验证生成物中有水蒸气来证明水煤气中含有