Question

【題目】天然氣的主要成分是甲烷(CH4),某化學興趣小組的同學對甲烷燃燒的產物產生了興趣，請你一起參與探究：

[提出問題]甲烷燃燒后生成哪些物質?

[查閱資料]含碳元素的物質完全燃燒生成CO2，不完全燃燒生成CO；無水CuSO4遇水變藍。

[猜想與假設]甲同學：CO2、H2O；乙同學:CO、H2O；丙同學：NH3、CO2和H2O；丁同學：CO2 、CO和H2O。

你認為 _____同學的猜想是錯誤的，理由是___________________。

[實驗探究]為了驗證上述猜想與假設，將甲烷在定量的O2中燃燒的產物依次通入如圖所示的裝置中：

(1)A、B裝置的順序能否顛倒?______(填“能”或“否”)。

(2)實驗中用純凈的O2而不用空氣的原因是______________________________。

(3)實驗中觀察到A中無水CuSO4變藍，B、D中澄清石灰水變渾濁,C中紅色粉末變成黑色，由此推斷_____同學的猜想成立。

(4)請寫出B中澄清石灰水變渾濁的化學方程式：______________________。

[反思與交流](5)為避免有毒的CO污染環境，所以含碳元素的物質燃燒必須滿足的條件_________；通過上述探究，寫出甲烷燃燒的化學方程式：________________ 。

Answer 1

【答案】丙 不符合質量守恒定律 否 空氣中含有CO2和H2O(或干擾對產物的鑒別) 丁 CO2 +Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O 氧氣充足 3CH4+5O2=CO2+2CO+6H2O

【解析】

[猜想與假設]根據質量守恒定律可知化學反應前后元素的種類不變，反應物中是甲烷和氧氣，不含有氮元素，生成物中不可能生成氨氣，所以丙假設錯誤，理由是：不符合質量守恒定律；
（1）如果順序顛倒，由于石灰水中有水，就不能證明混合氣體中是否有水，故填：否；
（2）由于空氣中含有水分和二氧化碳，用空氣就無法驗證混合氣體中是否含有水和二氧化碳，因為到底是混合氣體中的水和二氧化碳，還是空氣中的水和二氧化碳，無法確定。故填：空氣中含有CO2和H2O(或干擾對產物的鑒別)；
（3）A中無水CuSO4變藍說明混合氣體中有水，B中澄清石灰水變渾濁，說明混合氣體中含有二氧化碳，B中石灰水有兩個作用：驗證二氧化碳的存在，除去二氧化碳；D中澄清石灰水變渾濁，C中紅色粉末變成黑色說明具有還原性氣體，且與氧化鐵反應能生成二氧化碳，所以說明混合氣體中含有一氧化碳。由此推斷丁同學的猜想成立；
（4）B中澄清石灰水變渾濁的反應物是氫氧化鈣和二氧化碳，生成物是碳酸鈣沉淀和水，反應的化學方程式為：CO2 +Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O；

(5)由于可燃物不完全燃燒能生成一氧化碳，污染環境，所以要讓可燃物完全燃燒，所以需要充足的氧氣；通過上述探究，甲烷燃燒生成水、二氧化碳和一氧化碳，反應的化學方程式為：3CH4+5O2=CO2+2CO+6H2O。