Question

【題目】甲，乙兩位同學在學習甲烷性質時，發現甲烷與氫氣和一氧化碳性質上有很多相似之處，如密度比空氣小，難溶于水，具有可燃性等。H2和CO具有還原性，那么甲烷有沒有還原性呢？為了驗證甲烷是否具有還原性，乙同學設計如圖所示裝置并進行實驗：

[實驗裝置]

[實驗步驟]（假設藥品都是足量的）

①分別稱量裝置A，B，C的質量；

②再次分別稱量裝置A，B，C的質量；

③向玻璃管中裝入CuO，通入一段時間的CH4；

④停止加熱，繼續通入CH4至冷卻到室溫；

⑤緩緩通入足量的CH4，加熱裝置A，使其充分反應。

其合理的操作順序是_____（填序號）。甲同學認為還缺少一個步驟，缺少的步驟是_____。

[進行實驗]乙同學按照正確的步驟進行實驗，并記錄了實驗現象和數據：

裝置A中的黑色粉末變紅；裝置B中白色粉末變藍；裝置C中石灰水變渾濁；稱量數據如表所示。

	A中玻璃管（含藥品）質量	裝置B的質量	裝置C的質量
反應前	150 g	156.6 g	256.8 g
反應后	147.2 g	158.4 g	257.9 g

[現象分析與數據處理]

根據裝置A，B，C中的現象可推知，CH4與CuO充分反應后的產物依次是_____。

[實驗結論]

（1）CH4 _____（填“有”或“沒有”）還原性；

（2）根據實驗數據，甲同學提出甲烷與氧化銅反應的產物中還含有_____；

（3）裝置A中發生的反應化學方程式為_____。

Answer 1

【答案】①③⑤④② 檢查裝置的氣密性 Cu、H2O、CO2 有 CO

【解析】

[實驗步驟]

按照如圖所示的裝置連接儀器后，后需要檢查裝置的氣密性，防止裝置漏氣從而干擾實驗。根據實驗需要通過質量的改變得出結論，因此需要先分別稱量裝置A，B，C的質量。向玻璃管中裝入CuO，通一段時間的CH4，以排凈裝置內的空氣，防止加熱時發生爆炸。然后緩緩通入足量的CH4，加熱裝置A，使其充分反應。等反應完再停止加熱，繼續通入CH4至冷卻到室溫，防止銅重新被氧化。最后再次分別稱量裝置A，B，C的質量，通過數據的變化進行計算。所以順序為①③⑤④②。故答案為：①③⑤④②、檢查裝置的氣密性；

[現象分析與數據處理]

裝置A中的黑色粉末變紅，證明生成了銅。裝置B中白色粉末變藍，證明生成了水。裝置C中石灰水變渾濁，證明生成了二氧化碳。則可以推測出充分反應后的產物依次是Cu、H2O、CO2。故答案為：Cu、H2O、CO2；

[實驗結論]

（1）通入甲烷后，氧化銅被還原為銅單質，則可以證明出甲烷、一氧化碳、氫氣都具有還原性。故答案為：有；

（2）根據質量守恒定律可知，生成二氧化碳中碳元素的質量為：（257.9g-256.8g）×=0.3g。生成的水中氫元素的質量為：（158.4g-156.6g）×=0.2g。則碳、氫元素的質量比為：0.3g：0.2g=3:2。而甲烷中，C：H=4:1，因此可知，還生成了一氧化碳。故答案為：CO；

（3）通過實驗及計算可知，甲烷和氧化銅加熱生成了銅、水、二氧化碳和一氧化碳，所以反應的方程式為：。