Question

【題目】實驗室用無水乙酸鈉和堿石灰混合制甲烷：CH3COONa+NaOHCH4↑+Na2CO3，

為了探究甲烷的化學性質，進行了以下實驗，B裝置中的試劑為溴水或酸性KMnO4溶液，一段時間后，無水硫酸銅變藍，澄清石灰水變渾濁。所需裝置如圖(部分夾持儀器已略去)：

（1）寫出H裝置中反應的離子方程式：__。

（2）C裝置中的試劑為__，作用是__。

（3）實驗測得消耗的CH4和CuO的質量比為1：20，則D中硬質玻璃管內發生反應的化學方程式為__。

（4）實驗開始前，先在G裝置的大試管上套上黑色紙套，反應結束后，取下黑色紙套，使收集滿氣體的試管置于光亮處緩慢反應一段時間，觀察到的現象有：①試管中有少量白霧；②導管內液面上升；③__；④___。

（5）有關該實驗的說法，正確的是__(填字母)。

A.若B裝置中的試劑是溴水，溴水無明顯變化，說明CH4不能與鹵素單質反應

B.若B裝置中是酸性高錳酸鉀溶液，溶液無明顯變化，說明通常情況下甲烷難以被強氧化劑氧化

C.硬質玻璃管中的黑色固體粉末變紅，說明甲烷具有氧化性

D.G裝置的大試管取下黑色紙套后，光照強度越大，CH4與Cl2越易發生取代反應

（6）實驗室還可用碳化鋁(Al4C3)固體與H2O反應制備甲烷，寫出反應的化學方程式：__。

Answer 1

【答案】2MnO4-+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2↑+8H2O或ClO-+Cl-+2H+=Cl2↑+H2O 濃硫酸 干燥甲烷 CH4+4CuO4Cu+CO2+2H2O 試管內氣體顏色逐漸變淺 試管內壁有油狀液滴出現 B Al4C3+12H2O=4Al(OH)3+3CH4↑

【解析】

A中進行反應制取CH4，B中溴水或KMnO4，進行CH4的性質實驗；D中CH4與CuO反應充分被氧化，生成CO2和H2O；無水硫酸銅，用于檢驗水，為了防止通過B裝置時，引入H2O的雜質會影響實驗，因此C為干燥裝置，裝有濃硫酸；澄清石灰石用于檢驗CO2，在G中的大試管中進行，CH4和Cl2的取代反應的實驗。

(1)裝置H是一個固體和液體不加熱反應制氯氣的裝置，故可以選用酸性高錳酸鉀、重鉻酸鉀、次氯酸鈣等和濃鹽酸反應，離子方程式為2MnO4-+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2↑+8H2O或ClO-+Cl-+2H+=Cl2↑+H2O等。

(2)D中盛放的是氧化銅，所以C裝置的作用是干燥甲烷，由于是洗氣瓶，只能選用濃硫酸；

(3)實驗消耗甲烷和氧化銅質量比為，即物質的量比為，根據原子守恒可得化學方程式為CH4+4CuO4Cu+CO2+2H2O；

(4)在自然光照射下，甲烷能與氯氣反應，生成HCl、、、、，由于HCl極易溶于水，故可看到導管內液面上升，試管口產生白霧，試管內氣體顏色逐漸變淺，試管內壁有油狀液滴出現等現象；

(5)A項，甲烷和溴水不反應，但是甲烷和氯氣、溴蒸氣等在光照條件下可發生取代反應，錯誤；

B項，甲烷性質穩定，與強酸、強堿、強氧化劑一般都不能反應，正確；

C項，玻璃管中固體粉末由黑變紅，說明氧化銅被還原，體現了甲烷的還原性，錯誤；

D項，光線太強，反應劇烈可能會產生爆炸等安全事故，錯誤；

綜上B正確；

(6)依題意，碳化鋁和水反應生成氫氧化鋁和甲烷，因此可寫出對應方程式為。