Question

8．实验室常用下列装置来制取、收集气体．请阅读资料卡，回答有关问题．

资料： 1．第八届国际天然气水合物大会于2014年7月29日在北京召开．据中国地质调查局相关负责人透露，我国计划于2015年开始着手开发“可燃冰”（如图）．“可燃冰”主要成分是甲烷水合物，主要分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中，1立方米的“可燃冰”可在常温下释放164立方米的甲烷和0.8立方米的淡水，被认为是有一种潜力较大的能源之一． 2．通常情况下，甲烷是没有颜色，没有气味的气体，比空气轻，极难溶于水，很容易燃烧．甲烷的实验室制法是：用无水醋酸钠和碱石灰两种固态药品，经研磨均匀混合后装入试管中，加热产生甲烷气体．

（1）仪器a、b的名称是锥形瓶、集气瓶．
（2）实验室制取和收集甲烷的装置组合是AC或AD；将反应物装入试管前，应先检查装置的气密性．简述用排水法收集一瓶甲烷气体的操作方法气泡连续均匀地放出时，把导管伸入盛满水的集气瓶中，甲烷充满集气瓶后，将导管从瓶口移开，在水下用玻璃片盖住瓶口，把集气瓶移出水槽，倒放在桌上；点燃甲烷前一定要先检验甲烷的纯度．
（3）通过对实验室制取气体的学习，你认为实验室制取气体的反应，共同点是cd（填序号）．
a．需要加热   b．需要催化剂   c．反应物中没有气体参加   d．反应物中必须含有要制取物质的元素
（4）根据物质的组成对甲烷分类，它属于有机物，具有的物理性质是无色无味的气体．甲烷除用作燃料外，还是一种很重要的化工原料，在催化剂的作用下，可以将CO_x和CH₄的混合气体直接转化为醋酸（CH₃COOH）．若该反应的原子利用率为100%（反应物中的原子全部转化为目标产物中的原子），则CO_x中的x为2，该反应类型是化合反应．
（5）可燃冰的开采和利用，能缓解人类面临的能源危机．但开采、利用可燃冰的过程中，还存在着开采技术以及开采过程中可能引发的温室效应、海底滑坡及破坏海洋生态平衡等诸多问题．从科学探究的角度，你认为开采、利用“可燃冰”还应进一步做好气体的有效收集．

Answer 1

分析 （1）根据实验室常用仪器的名称和题中所指仪器的作用进行分析；
（2）根据实验室制取甲烷的反应物是固体，反应条件是加热，甲烷的密度比空气小，难溶于水，制取气体之前需要检验装置的气密性，用排水法收集气体，需要先将集气瓶装满水，再进行收集，点燃可燃性气体之前需要检验气体的纯度等知识进行分析；
（3）根据制取气体的反应原理以及各种气体的性质进行分析；
（4）根据物质的分类，以及甲烷的物理性质，质量守恒定律进行分析；
（5）根据开采过程中可能引发的温室效应、海底滑坡及破坏海洋生态平衡等诸多问题进行分析．

解答 解：（1）通过分析题中所指仪器的作用可知，a是锥形瓶，b是集气瓶；
（2）实验室制取甲烷的反应物是固体，反应条件是加热，甲烷的密度比空气小，难溶于水，所以实验室制取和收集甲烷的装置组合是AC或AD，制取气体之前需要检验装置的气密性，用排水法收集一瓶甲烷气体的操作方法是：气泡连续均匀地放出时，把导管伸入盛满水的集气瓶中，甲烷充满集气瓶后，将导管从瓶口移开，在水下用玻璃片盖住瓶口，把集气瓶移出水槽，倒放在桌上，点燃甲烷前一定要先检验甲烷的纯度；
（3）通过分析制取气体的反应原理以及各种气体的性质可知，实验室制取气体的反应，共同点是cd；
（4）甲烷中含有碳元素，属于有机物，具有的物理性质是无色无味的气体，在催化剂的作用下，可以将CO_x和CH₄的混合气体直接转化为醋酸（CH₃COOH）．若该反应的原子利用率为100%，则CO_x中的x为2，该反应满足化合反应多变一的特点，所以反应类型是化合反应；
（5）通过分析可知，从科学探究的角度，开采、利用“可燃冰”还应进一步做好：气体的有效收集．
故答案为：（1）锥形瓶，集气瓶；
（2）AC或AD；气密性；气泡连续均匀地放出时，把导管伸入盛满水的集气瓶中，甲烷充满集气瓶后，将导管从瓶口移开，在水下用玻璃片盖住瓶口，把集气瓶移出水槽，倒放在桌上；纯度；
（3）cd；
（4）有机物，无色无味的气体，2，化合反应；
（5）气体的有效收集．

点评 （1）本题主要考查常见气体的发生装置与收集装置的探究，发生装置依据反应物的状态和反应条件选择，收集装置依据气体的密度和溶解性选择．