Question

13．达州盛产天然气，有“中国气都”之称的美誉．天然气的主要成分是甲烷（CH₄），我校化学兴趣小组的同学对甲烷燃烧的产物产生了兴趣，请你参与：
【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
CO₂，不完全燃烧生成CO；无水CuSO₄遇水变蓝．
【猜想与假设】：甲 CO₂ H₂O；  乙 CO  H₂O；  丙 NH₃CO₂ H₂O；   丁 CO₂ CO  H₂O．
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O₂中燃烧的产物依次通过如图装置：

（1）A、B装置的顺序能否颠倒？（填“能“或“否”）否．
（2）实验中用纯净O₂而不用空气的原因是空气中含有CO₂和H₂O（干扰对产物的鉴别）．
（3）实验中观察到A中无水CuSO₄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B中澄清石灰水变浑浊、C中红色粉末变成黑色的化学方程式：CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O、Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
【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．

Answer 1

分析 【猜想与假设】：根据质量守恒定律考虑；（1）根据颠倒后的后果考虑；（2）根据空气与纯净氧气的区别考虑；（3）根据无水CuSO₄变蓝，B、D中澄清石灰水变浑浊，C中红色粉末变成黑色分析出气体成分；（4）根据方程式的写法考虑；根据促进可燃物燃烧的条件考虑．

解答 解：【猜想与假设】根据质量守恒定律可知化学反应前后元素的种类不变，反应物中是甲烷和氧气，不含有氮元素，生成物中不可能生成氨气，所以丙假设错误；
（1）如果顺序颠倒，由于石灰水中有水，就不能证明混合气体中是否有水；
（2）由于空气中含有水分和二氧化碳，用空气就无法验证混合气体中是否含有水和二氧化碳，因为到底是混合气体中的水和二氧化碳，还是空气中的水和二氧化碳，无法确定；
（3）A中无水CuSO₄变蓝说明混合气体中有水，B中石灰水变浑浊说明混合气体中含有二氧化碳，B中石灰水有两个作用：验证二氧化碳的存在，除去二氧化碳；D中澄清石灰水变浑浊，C中红色粉末变成黑色说明具有还原性气体，且与氧化铁反应能生成二氧化碳，所以说明混合气体中含有一氧化碳；
（4）B中澄清石灰水变浑浊的反应物是氢氧化钙和二氧化碳，生成物是碳酸钙沉淀和水，碳酸钙后面标上沉淀符号；C中红色粉末变成黑色的反应物是一氧化碳和氧化铁，生成物是铁和二氧化碳，用得失氧进行配平，反应条件是高温，写在等号的上边．由于可燃物不完全燃烧能生成一氧化碳，污染环境，所以要让可燃物完全燃烧，所以需要充足的氧气．
故答案为：【猜想与假设】丙；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】（1）否；                       
（2）空气中含有CO₂和H₂O（干扰对产物的鉴别）；
（3）丁；                             
（4）CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O；   Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
【反思与交流】氧气充足．

点评 解答本题的关键是要知道无水硫酸铜由白色变为蓝色说明有水生成，能使澄清石灰水变浑浊的气体是二氧化碳，还要知道一氧化碳与氧化铁反应生成铁和二氧化碳．