19.天然气的主要成分是甲烷(CH
4).
I.化学兴趣小组的同学对甲烷燃烧的产物产生了兴趣:
【提出问题】甲烷燃烧后生成哪些物质?
【查阅资料】含碳元素的物质完全燃烧生成CO
2,不完全燃烧生成CO;无水CuSO
4遇水变蓝.
【猜想与假设】甲 CO
2、H
2O;乙 CO、H
2O;丙 NH
3、CO
2、H
2O;丁 CO
2、CO、H
2O.
你认为丙同学的猜想是错误的,理由是化学反应前后元素的种类不变而反应前不含氮元素,生成物中不可能生成氨气.
【实验探究】为了验证上述猜想与假设,将甲烷在一定量的O
2中燃烧的产物依次通过如图1所示装置:
(1)A、B装置的顺序能否颠倒?否(填“能”或“否”).
(2)实验中用纯净O
2而不用空气的原因是空气中含有CO
2和H
2O干扰对产物的鉴别.
(3)实验中观察到A中无水CuSO
4变蓝,B、D中澄清石灰水变浑浊,C中红色粉末变成黑色,由此推断丁同学猜想成立.
(4)请写出C中红色粉末变成黑色的化学方程式:Fe
2O
3+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ 2Fe+3CO
2.
【反思与交流】为避免有毒的CO污染环境,所以含碳元素的物质燃烧必须满足的条件是氧气充足.
Ⅱ.甲、乙两位同学在学习甲烷性质时,发现甲烷与氢气和一氧化碳性质上有很多相似之处,如密度比空气小,难溶于水,具有可燃性等.但H
2和CO具有还原性,那么甲烷有没有还原性呢?为了验证甲烷是否具有还原性,乙同学设计以下实验装置并进行实验:
【实验装置】
【实验步骤】(假设药品都是足量的)
①分别称量装置A、B、C的质量;
②再次分别称量装置A、B、C的质量;
③向玻璃管中装入CuO通一段时间的CH
4④停止加热,继续通入CH
4至冷却到室温;
⑤缓缓通入足量的CH
4,加热装置A,使其充分反应
其合理的操作顺序是①③⑤④②(填序号).甲同学认为还缺少一个步骤,缺少的步骤是甲烷中含有氢元素.
【进行实验】乙同学按照正确的步骤进行实验,并记录了实验现象和数据
①装置A中的黑色粉末变红;装置B中白色粉末变蓝;装置C中石灰水变浑浊
②称量数据如表所示.
| A中玻璃管(含药品)质量 | 装置B的质量 | 装置C的质量 |
反应前 | 150g | 156.6g | 256.8g |
反应后 | 147.2g | 158.4g | 257.9g |
【现象分析与数据处理】
根据装置A、B、C中的现象可推知,CH
4与CuO充分反应后的产物依次是Cu、H
2O、CO
2.
【实验结论】①CH
4有(填“有”或“没有”)还原性.②根据实验数据,甲同学提出甲烷与氧化铜的产物中还含有CO.
③装置A中发生的反应方程式为2CH
4+7CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$7Cu+4H
2O+CO+CO
2 .