Question

【題目】甲烷（CH4）與CO的性質有諸多相似處：難溶于水、具有可燃性等。下圖A裝置燒瓶內儲存的氣體可能是CO、CO2、CH4中的一種或幾種，為確定燒瓶內氣體的成分，同學進行如下實驗：

資料：CH4與CuO在加熱條件下反應，生成一種金屬單質、二氧化碳和水：NaOH溶液能與CO2反應：

Ⅰ.裝置B的玻璃管中盛入足量的CuO固體；

Ⅱ.將3.0g足量的NaOH濃溶液通過分液漏斗滴入燒瓶中，充分反應；

Ⅲ.按A→C→B→C→…的順序連接成裝置圖乙，打開K1，從K1處通入氮氣，再打開K2，加熱B裝置中足量的CuO固體，充分反應（反應前裝置內空氣已排盡）；

Ⅳ.反應結束后，測得燒瓶中物質的質量為3.1g,B裝置中固體的質量減少了0.48g，第二個C裝置的質量增加了0.18g

（1）寫出CH4與CuO反應的化學方程式_______________；其中CH4具有的性質為______；

（2）步驟中通入氮氣的作用是_______________；玻璃管中的現象是____________；

（3）兩個裝置C中試劑應相同，第一個裝置C中試劑的作用是___________；

（4）通過數據分析，燒瓶中氣體的成分是________，質量比為_____。

Answer 1

【答案】 還原性 將燒瓶中的氣體排出 固體由黑色變為紅色 吸收除去水蒸氣 CO、CO2、CH4 14:5:4

【解析】

（1）CH4與CuO在加熱條件下反應，生成一種金屬單質、二氧化碳和水，根據質量守恒定律可知反應前后元素的種類不變，所以金屬為銅，故反應方程式為；在該反應中，甲烷得到氧，屬于還原劑，具有還原性；
（2）可燃性氣體與空氣的混合物受熱或點燃有可能發生爆炸，步驟中通入氮氣的作用是排除裝置中原有的空氣，防止加熱時發生爆炸；氧化銅是黑色固體，銅是紫紅色金屬，玻璃管中的現象是固體由黑色變為紅色；

（3）兩個裝置C中試劑應相同，應該是濃硫酸，第一個裝置C中試劑的作用是吸收水蒸氣；
（4）將3.0g足量的NaOH濃溶液通過分液漏斗滴入燒瓶中，充分反應，測得燒瓶中溶液的質量為3.1g，說明氣體中含有二氧化碳，并且二氧化碳的質量為：3.1g-3.0g=0.1g；
第二個C裝置的質量增加了0.18g，說明甲烷和氧化銅反應生成了0.18g的水，
設反應的氧化銅質量為x，甲烷的質量為y

x=1.6g

y=0.08g
1.6g氧化銅中氧元素質量為：1.6g× =0.32g，
B裝置中固體的質量減少了0.48g，說明氧化銅中氧元素質量減少了0.48g，進一步說明氧化銅和一氧化碳發生了反應，并且和一氧化碳反應的氧元素質量為：0.48g-0.32g=0.16g，一氧化碳中氧元素的質量也是0.16g，一氧化碳的質量為：0.16g÷=0.28g，
因此燒瓶中氣體的成分是CO、CO2、CH4。且三種物質的質量比為：0.28g：0.1g：0.08g=14:5：4；故填：吸收水蒸氣；CO、CO2、CH4；14:5:4。