Question

9．研究性学习小组进行CH₄的性质探究实验．
（1）通入高锰酸钾酸性溶液，现象是高锰酸钾酸性溶液不褪色．
（2）在无色玻璃集气瓶中与Cl₂混合后光照，现象是集气瓶内气体颜色变浅，有油状液体生成．
（3）为了验证CH₄是否具有还原性，某小组设计了如下实验：
实验过程中还观察到无水CuSO₄逐渐变蓝，澄清石灰水出现浑浊现象，则CH₄与CuO反应的化学方程式为CH₄+4CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂+4Cu+2H₂O．
（4）研究小组将CH₄通入溴水时，发现溴水逐渐褪色，你认为原因可能是溴单质与甲烷发生了取代反应或溴单质被甲烷气体带走．请设计一个实验方案证明你的结论（用文字表示，不必画实验装置图）溴单质与甲烷发生了取代反应；用pH试纸检验反应前后溶液的pH，如果pH明显变小，则表明二者可能发生了取代反应（或溴单质被甲烷气体带走，用pH试纸检验反应前后溶液的pH，如果pH没有明显变化，则表明溴单质可能被甲烷气体带走）．

Answer 1

分析 （1）甲烷性质较为稳定，与酸、碱、溴水以及酸性高锰酸钾溶液不反应；
（2）在无色玻璃集气瓶中与Cl₂混合后光照，甲烷和氯气发生取代反应，现象为黄绿色逐渐褪去，瓶壁有少量无色油状小液滴生成；
（3）无水CuSO₄逐渐变蓝，说明有水生成，澄清石灰水出现浑浊，说明有二氧化碳生成，据此分析反应物和生成物书写方程式；
（4）CH₄通入溴水时，发现溴水逐渐褪色，说明溴参加了反应或溴被带走，因甲烷为饱和烃，所以溴单质可能与甲烷发生了取代反应或溴单质被甲烷气体带走，假如发生取代反应有溴化氢生成，用pH试纸检验反应前后溶液的pH验证，若溴单质被甲烷气体带走，也可用pH试纸检验反应前后溶液的pH．

解答 解：（1）甲烷性质较为稳定，与酸性高锰酸钾溶液不反应，甲烷通入高锰酸钾酸性溶液，现象是高锰酸钾酸性溶液不褪色，
故答案为：高锰酸钾酸性溶液不褪色；
（2）氯气为黄绿色气体，甲烷可以和氯气放生取代反应；生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷，其中一氯甲烷为气体，其余为液体，现象为集气瓶内气体颜色变浅，有油状液体生成，
故答案为：集气瓶内气体颜色变浅，有油状液体生成；
（3）五水合硫酸铜为蓝色，无水CuSO₄逐渐变蓝，说明有水生成，澄清石灰水出现浑浊，说明有二氧化碳生成，根据原子守恒，CH₄与CuO反应的化学方程式为：CH₄+4CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂+4Cu+2H₂O，
故答案为：CH₄+4CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂+4Cu+2H₂O；
（4）CH₄通入溴水时，发现溴水逐渐褪色，说明溴参加了反应或溴被带走，因甲烷为饱和烃，所以溴单质可能与甲烷发生了取代反应或溴单质被甲烷气体带走，假如发生取代反应，必有溴化氢产物，用pH试纸检验反应前后溶液的pH，如果pH明显变小，则表明二者可能发生了取代反应，若溴单质被甲烷气体带走，溴单质溶于水显酸性，用pH试纸检验反应前后溶液的pH，如果pH没有明显变化，则表明溴单质可能被甲烷气体带走，
故答案为：溴单质与甲烷发生了取代反应；用pH试纸检验反应前后溶液的pH，如果pH明显变小，则表明二者可能发生了取代反应（或溴单质被甲烷气体带走，用pH试纸检验反应前后溶液的pH，如果pH没有明显变化，则表明溴单质可能被甲烷气体带走）．

点评 本题考查甲烷的性质，题目难度不大，注意相关基础知识的积累，CH₄通入溴水时，发现溴水逐渐褪色有两种可能为该题解答的难点．