Question

【题目】某化学兴趣小组同学，在学习了化石燃料后，对天然气的主要成分甲烷，燃烧后得到的气体是什么产生了兴趣，他们收集了一些甲烷燃烧后的气体，请你参与探究并回答下列问题。

（查阅资料）

甲烷充分燃烧的化学方程式为_____；也可能不充分燃烧生成CO。

白色无水硫酸铜粉末遇水变蓝色；浓硫酸可以吸收水分，做干燥剂。

甲烷也具有还原性，在高温下可以与铁、铜等的金属氧化物反应生成对应金属单质和二氧化碳、水。

（提出问题）

甲烷燃烧后得到的气体中有哪些成分？

（猜想假设）

猜想I：CO；

猜想Ⅱ：CO2；

猜想Ⅲ：CO2、CO

（实验设计）

将甲烷燃烧的产物依次通过A-E装置进行实验：

观察到的实验现象如下：

（1）A中澄清石灰水变浑浊，相关反应方程式为_____：

（2）C中_____；

（3）D中澄清石灰水变浑浊。

（实验结论）

根据以上实验现象可推断出猜想Ⅲ成立。

（反思交流）

有同学认为实验设计不合理，因为可能会有没烧完的甲烷对实验产生干扰。同学们经过讨论，在原有实验装置的基础上进行了改进：在B、C装置之间添加一个_____（填字母序号，下同）装置，在C、D装置之间添加一个_____装置。

重新实验后，两个新加的装置都无明显现象，其他装置的现象与上次实验相同。充分证明猜想Ⅲ成立。

（拓展延伸）

在装置末端“？”处应连接（放置）一个_____进行尾气处理，处理尾气的原因是_____。

Answer 1

【答案】 红色粉末变成黑色 G H 燃着的酒精灯 一氧化碳有毒，会污染空气

【解析】

探究天然气燃烧后得到的气体。

查阅资料：

甲烷充分燃烧生成二氧化碳和水，反应的化学方程式为；也可能不充分燃烧生成CO。

白色无水硫酸铜粉末遇水变蓝色；浓硫酸可以吸收水分，做干燥剂。

甲烷也具有还原性，在高温下可以与铁、铜等的金属氧化物反应生成对应金属单质和二氧化碳、水。

提出问题：

甲烷燃烧后得到的气体中有哪些成分？

猜想假设：

猜想I：CO；

猜想Ⅱ：CO2；

猜想Ⅲ：CO2、CO；

实验设计：

将甲烷燃烧的产物依次通过A-E装置进行实验：

A装置澄清石灰水检验有无二氧化碳，若澄清石灰水变浑浊，说明含有二氧化碳，若无明显变化，则无二氧化碳；

B装置氢氧化钠溶液吸收二氧化碳；

C装置、D装置利用一氧化碳与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，通过氧化铁颜色的变化、澄清石石灰水的变化来检验有无一氧化碳；

E装置位置，待定；

观察到的实验现象如下：

（1）A中澄清石灰水变浑浊，说明含有二氧化碳，二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，反应方程式为；

（2）C中红色粉末变成黑色；

（3）D中澄清石灰水变浑浊。

实验结论：

根据以上实验现象可推断出猜想Ⅲ成立。

反思交流：

有同学认为实验设计不合理，因为可能会有没烧完的甲烷对实验产生干扰。同学们经过讨论，在原有实验装置的基础上进行了改进：在B、C装置之间添加一个G装置，吸收气体中的水蒸气，在C、D装置之间添加一个H装置，这样添加的原因是G装置吸收了气体中的水蒸气，若混合气体中含有甲烷气体，甲烷与氧化铁在C装置中反应会生成水，H装置中无水硫酸铜吸收水分，由白色变成蓝色，H装置没有变化，说明没有甲烷。实验显示H装置中无水硫酸铜颜色不改变，则说明没有水生成，因此混合气体中不含甲烷。 重新实验后，两个新加的装置都无明显现象，加上其他装置的现象与上次实验相同。充分证明猜想Ⅲ成立。

拓展延伸：

在装置末端“？”处应连接（放置）一个燃着的酒精灯进行尾气处理，处理尾气的原因是一氧化碳有毒，会污染空气。