Question

【題目】達(dá)州盛產(chǎn)天然氣，有“中國(guó)氣都”之稱(chēng)的美譽(yù)．天然氣的主要成分是甲烷（CH4），我校化學(xué)興趣小組的同學(xué)對(duì)甲烷燃燒的產(chǎn)物產(chǎn)生了興趣，參與探究。

【提出問(wèn)題】：甲烷燃燒后生成哪些物質(zhì)？

【查閱資料】：含碳元素的物質(zhì)完全燃燒生成CO2，不完全燃燒生成CO；無(wú)水CuSO4遇水變藍(lán)。

【猜想與假設(shè)】：

猜想甲： CO2 H2O；

猜想乙： CO2 CO H2O；

猜想丙： ______________

【實(shí)驗(yàn)探究】：為了驗(yàn)證上述猜想與假設(shè)，將甲烷在一定量的O2中燃燒的產(chǎn)物依次通過(guò)如圖所示裝置：

（1）甲、乙裝置的順序能否顛倒？_______（填“能“或“否”）

（2）實(shí)驗(yàn)中用純凈O2而不用空氣的原因是 _____________________ 。

（3）實(shí)驗(yàn)中觀察到甲中無(wú)水CuSO4變藍(lán)，乙、戊中澄清石灰水變渾濁，丁中紅色粉末變成黑色，由此推斷_______ 同學(xué)猜想成立。

（4）裝置乙的作用是___________________________，寫(xiě)出丁中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)化學(xué)方程式：________________________ 。

【反思與交流】：為避免有毒的CO污染環(huán)境，所以含碳元素的物質(zhì)燃燒必須滿足的條件是__________________________。

實(shí)驗(yàn)結(jié)束，對(duì)相關(guān)裝置進(jìn)行稱(chēng)量（忽略空氣成分對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾）：甲裝置增重3.6g，乙裝置增重2.2g。那么燃燒甲烷的質(zhì)量為 _____ g，并寫(xiě)出該實(shí)驗(yàn)中甲烷燃燒的化學(xué)方程式 __________________________________________。

Answer 1

【答案】 CO和H2O 否 空氣中CO2和水蒸氣影響實(shí)驗(yàn)測(cè)定 乙 檢驗(yàn)并除去CO2 3CO＋F2O32Fe＋3CO2 提供充足氧氣 1.6 4CH4＋7O22CO2＋2CO＋8H2O

【解析】【猜想與假設(shè)】根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知化學(xué)反應(yīng)前后元素的種類(lèi)不變，反應(yīng)物中是甲烷和氧氣，如果不完全燃燒生成一氧化碳和水；

（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；

（2）由于空氣中含有水分和二氧化碳，用空氣就無(wú)法驗(yàn)證混合氣體中是否含有水和二氧化碳，因?yàn)榈降资腔旌蠚怏w中的水和二氧化碳，還是空氣中的水和二氧化碳，無(wú)法確定；

（3）甲中無(wú)水CuSO4變藍(lán)說(shuō)明混合氣體中有水，乙中石灰水變渾濁說(shuō)明混合氣體中含有二氧化碳，乙中石灰水有兩個(gè)作用：驗(yàn)證二氧化碳的存在，除去二氧化碳；戊中澄清石灰水變渾濁，丁中紅色粉末變成黑色說(shuō)明具有還原性氣體，且與氧化鐵反應(yīng)能生成二氧化碳，所以說(shuō)明混合氣體中含有一氧化碳；

（4）乙中石灰水有兩個(gè)作用：驗(yàn)證二氧化碳的存在，除去二氧化碳；丁中紅色粉末變成黑色的反應(yīng)物是一氧化碳和氧化鐵，生成物是鐵和二氧化碳，用得失氧進(jìn)行配平，反應(yīng)條件是高溫，寫(xiě)在等號(hào)的上邊，化學(xué)方程式為：3CO＋F2O32Fe＋3CO2。

【反思與交流】由于可燃物不完全燃燒能生成一氧化碳，污染環(huán)境，所以要讓可燃物完全燃燒，所以需要充足的氧氣；

如果將甲、乙裝置順序進(jìn)行交換，則不能驗(yàn)證燃燒產(chǎn)物中的水；

3.6g水中氫元素的質(zhì)量為：3.6g××100%=0.4g，

甲烷中氫元素的質(zhì)量完全轉(zhuǎn)化到水中，因此甲烷的質(zhì)量為：0.4g÷（×100%）=1.6g，

甲烷中碳元素的質(zhì)量為：1.6g-0.4g=1.2g，

2.2g二氧化碳中碳元素的質(zhì)量為：2.2g××100%=0.6g，

甲烷燃燒同時(shí)生成了一氧化碳，一氧化碳中碳元素的質(zhì)量為：1.2g-0.6g=0.6g，

則生成的一氧化碳質(zhì)量為：0.6g÷（×100%）=1.4g，

則反應(yīng)的氧氣質(zhì)量為：3.6g+2.2g+1.4g-1.6g=5.6g，

反應(yīng)物甲烷、氧氣和生成物二氧化碳、一氧化碳、水的分子個(gè)數(shù)比為： =4：7：2：2：8，

甲烷燃燒的化學(xué)方程式為：4CH4+7O22CO2+2CO+8H2O。