题目
某气体由H2、N2、CO、CO2中的若干种组成，为了探究其成分，化学兴趣小组取两份相同体积的该气体样品分别进行实验，测得气体分子个数的变化如下表所示： 实验操作（充分反应后冷却至室温） 实验结果 反应前气体分子个数 反应后气体分子个数 气体样品1 通过足量灼热的炭粉 m m+n 气体样品2 通过足量灼热的氧化铜 m m-n 下列说法中不正确的是（ ）A. 该气体一定含有H2、CO2，可能含有N2、COB. 若m=2n，则该气体一定只含有H2、CO2C. 若m=3n，则该气体的成分为H2、CO2、N2或H2、CO2、COD. 实验中参加反应的炭粉和氧化铜粉末的质量比≤3：20
某气体由H2、N2、CO、CO2中的若干种组成，为了探究其成分，化学兴趣小组取两份相同体积的该气体样品分别进行实验，测得气体分子个数的变化如下表所示：
下列说法中不正确的是（ ）
| 实验操作（充分反应后冷却至室温） | 实验结果 | ||
| 反应前气体分子个数 | 反应后气体分子个数 | ||
| 气体样品1 | 通过足量灼热的炭粉 | m | m+n |
| 气体样品2 | 通过足量灼热的氧化铜 | m | m-n |
- A. 该气体一定含有H2、CO2，可能含有N2、CO
- B. 若m=2n，则该气体一定只含有H2、CO2
- C. 若m=3n，则该气体的成分为H2、CO2、N2或H2、CO2、CO
- D. 实验中参加反应的炭粉和氧化铜粉末的质量比≤3：20
题目解答
答案
解：气体样品1通过足量灼热的炭粉，炭与二氧化碳反应生成CO，化学方程式为CO2+C $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CO，由此方程式可知每一个二氧化碳分子反应生成2个一氧化碳分子，分子个数增大一倍，气体中一定含有二氧化碳；气体样品2通过足量灼热的氧化铜，氢气与氧化铜反应生成水，气体个数减少，一氧化碳与氧化铜反应生成二氧化碳气体，气体分子个数不变，通过实验2可知气体中一定含有氢气，且氢气的体积和二氧化碳的体积相等。
A、由上述分析知气体中一定含有氢气、二氧化碳，可能含有氮气、一氧化碳，A正确；
B、碳与二氧化碳反应生成一氧化碳，气体增加的分子个数等于二氧化碳的分子个数，故二氧化碳的分子个数为n；氢气与氧化铜反应减少的气体分子个数为氢气的分子个数，故氢气的分子个数为n，若m=2n，则气体中一定只含有氢气和二氧化碳，B正确；
C、由B分析知，氢气分子个数为n，二氧化碳分子个数为n，若m=3n，该气体成分为氢气、二氧化碳、氮气或氢气、二氧化碳、一氧化碳或氢气、二氧化碳、氮气、一氧化碳，C不正确；
D、根据表中数据知氢气与CO2的分子个数均为n，由方程式H2+CuO $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H2O知每1个氢分子与80份质量的氧化铜恰好完全反应，由CO2+C $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CO知，每一个CO2分子与12份质量的碳恰好完全反应，实验中参加反应的碳粉与氧化铜的质量比12：80=3：40，小于3：20，D正确；
故选：C。
A、由上述分析知气体中一定含有氢气、二氧化碳，可能含有氮气、一氧化碳，A正确；
B、碳与二氧化碳反应生成一氧化碳，气体增加的分子个数等于二氧化碳的分子个数，故二氧化碳的分子个数为n；氢气与氧化铜反应减少的气体分子个数为氢气的分子个数，故氢气的分子个数为n，若m=2n，则气体中一定只含有氢气和二氧化碳，B正确；
C、由B分析知，氢气分子个数为n，二氧化碳分子个数为n，若m=3n，该气体成分为氢气、二氧化碳、氮气或氢气、二氧化碳、一氧化碳或氢气、二氧化碳、氮气、一氧化碳，C不正确；
D、根据表中数据知氢气与CO2的分子个数均为n，由方程式H2+CuO $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H2O知每1个氢分子与80份质量的氧化铜恰好完全反应，由CO2+C $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CO知，每一个CO2分子与12份质量的碳恰好完全反应，实验中参加反应的碳粉与氧化铜的质量比12：80=3：40，小于3：20，D正确；
故选：C。
解析
步骤 1：分析气体样品1通过足量灼热的炭粉后的变化
气体样品1通过足量灼热的炭粉后，气体分子个数由m增加到m+n。这表明气体中存在CO_2，因为CO_2与C反应生成CO，反应方程式为CO_2 + C $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ 2CO，每消耗一个CO_2分子，生成两个CO分子，因此气体分子个数增加n个。
步骤 2：分析气体样品2通过足量灼热的氧化铜后的变化
气体样品2通过足量灼热的氧化铜后，气体分子个数由m减少到m-n。这表明气体中存在H_2，因为H_2与CuO反应生成Cu和H_2O，反应方程式为H_2 + CuO $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ Cu + H_2O，每消耗一个H_2分子，气体分子个数减少一个。同时，如果气体中存在CO，它与CuO反应生成Cu和CO_2，反应方程式为CO + CuO $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ Cu + CO_2，气体分子个数不变。
步骤 3：分析选项
A. 该气体一定含有H_2、CO_2，可能含有N_2、CO。根据上述分析，气体中一定含有H_2和CO_2，可能含有N_2和CO，因为N_2不参与反应，CO与CuO反应生成CO_2，气体分子个数不变，所以A正确。
B. 若m=2n，则该气体一定只含有H_2、CO_2。根据上述分析，气体中一定含有H_2和CO_2，且H_2和CO_2的分子个数相等，所以B正确。
C. 若m=3n，则该气体的成分为H_2、CO_2、N_2或H_2、CO_2、CO。根据上述分析，气体中一定含有H_2和CO_2，且H_2和CO_2的分子个数相等，如果m=3n，说明气体中还含有N_2或CO，所以C不正确。
D. 实验中参加反应的炭粉和氧化铜粉末的质量比≤3：20。根据上述分析，每消耗一个CO_2分子，需要12份质量的C，每消耗一个H_2分子，需要80份质量的CuO，所以实验中参加反应的炭粉和氧化铜粉末的质量比≤3：20，所以D正确。
气体样品1通过足量灼热的炭粉后，气体分子个数由m增加到m+n。这表明气体中存在CO_2，因为CO_2与C反应生成CO，反应方程式为CO_2 + C $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ 2CO，每消耗一个CO_2分子，生成两个CO分子，因此气体分子个数增加n个。
步骤 2：分析气体样品2通过足量灼热的氧化铜后的变化
气体样品2通过足量灼热的氧化铜后，气体分子个数由m减少到m-n。这表明气体中存在H_2，因为H_2与CuO反应生成Cu和H_2O，反应方程式为H_2 + CuO $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ Cu + H_2O，每消耗一个H_2分子，气体分子个数减少一个。同时，如果气体中存在CO，它与CuO反应生成Cu和CO_2，反应方程式为CO + CuO $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ Cu + CO_2，气体分子个数不变。
步骤 3：分析选项
A. 该气体一定含有H_2、CO_2，可能含有N_2、CO。根据上述分析，气体中一定含有H_2和CO_2，可能含有N_2和CO，因为N_2不参与反应，CO与CuO反应生成CO_2，气体分子个数不变，所以A正确。
B. 若m=2n，则该气体一定只含有H_2、CO_2。根据上述分析，气体中一定含有H_2和CO_2，且H_2和CO_2的分子个数相等，所以B正确。
C. 若m=3n，则该气体的成分为H_2、CO_2、N_2或H_2、CO_2、CO。根据上述分析，气体中一定含有H_2和CO_2，且H_2和CO_2的分子个数相等，如果m=3n，说明气体中还含有N_2或CO，所以C不正确。
D. 实验中参加反应的炭粉和氧化铜粉末的质量比≤3：20。根据上述分析，每消耗一个CO_2分子，需要12份质量的C，每消耗一个H_2分子，需要80份质量的CuO，所以实验中参加反应的炭粉和氧化铜粉末的质量比≤3：20，所以D正确。