Question

某研究性学习小组探究碳化铝的性质：发现碳化铝与水在常温下剧烈反应，生成大量气体和白色沉淀，该沉淀既能溶于盐酸也能溶于NaOH溶液，该小组同学为了探究气体产物的组成，设计出如图1所示实验：

（1）利用碳化铝制取气体，图2装置中适合作为气体发生装置的是

 

．

（2）正确选择发生装置后，连接装置进行实验．一段时间后，硬质玻璃管C中黑色粉末变成红色，干燥管D中白色粉末变成蓝色，装置E中澄清石灰水变浑浊，尾气燃烧产生蓝色火焰．
①干燥管D中的试剂可能是

 

，其作用是

 

．
②根据实验现象，某同学得出下列推论，其中正确的是

 

．
a．气体与氧化铜在一定条件下反应，氧化产物只有二氧化碳
b．气体与氧化铜在一定条件下反应，产物一定有水和二氧化碳，可能有一氧化碳
c．气体与氧化铜在一定条件下反应，产物一定有水、二氧化碳和一氧化碳
d．气体具有还原性，氧化产物可能有多种
（3）实验完毕后，要先后熄灭C和F处的酒精灯，应后熄灭的是

 

处酒精灯，理由是

 

．
（4）若最后在F处点燃气体与在A处产生的气体相同，实验前系统内的空气已排尽，实验验结束后，C装置减轻12.8g，D装置增重7.2g，E装置增重8.8g（假定D、E吸收气体是完全的），则A、C处发生反应的方程式分别为

 

、

 

．
（5）如图3所示，U型透明玻璃管的左端封闭有A处产生气体和氯气的混合气，将该装置放在日光灯下．一段时间后（不考虑水与氯气的反应），下列关于U型管中可能出现的现象的叙述中正确的是

 

a．U型管左侧会有油状液滴出现
b．溶液很快变成蓝色
c．气柱缩小，右端液柱下降
d．气柱膨胀，右端玻璃管中液体溢出．

Answer 1

考点：性质实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：（1）根据制取气体的反应特点选择发生装置；
（2）①根据一段时间后，干燥管D中白色粉末变成蓝色等现象，可知干燥管D中的试剂可能是 无水硫酸铜，其作用是 检验甲烷与氧化铜反应的产物是否含有水；
②根据实验现象，可知气体与氧化铜在一定条件下反应，产物一定有水和二氧化碳，可能有一氧化碳，气体具有还原性，氧化产物可能有多种；
（3）实验完毕后，应后熄灭的是 C处酒精灯，理由是 停止加热C玻璃管后，继续通入甲烷至玻璃管冷却，避免炽热铜粉被氧化；尾气是可燃气体，可能含有有毒的CO，要用燃烧法除去；
（4）若最后在F处点燃气体与在A处产生的气体相同，说明无一氧化碳生成，由C装置减轻12.8g，可推知参加反应的氧化铜的质量为：12.8×

80

16

=64g，其中氧元素的质量为12.8g；由D装置增重7.2g，可推知生成水的质量为7.2g，其中氢、氧元素质量分别为：0.8g、6.4g；由E装置增重8.8g可知生成二氧化碳的质量为8.8g，其中含碳、氧元素的质量分别为：2.4g、6.4g；然后根据元素守恒可知：与氧化铜反应的气体是甲烷，则根据反应物和生成物可得出A、C处发生反应的方程式分别为 Al₄C₃+12H₂O=4Al（OH）₃+3CH₄↑、CH₄+4CuO

△   .

4Cu+CO₂+2H₂O；
（5）根据甲烷和氯气发生取代反应的原理以及产物性质判断．

解答： 解：（1）根据碳化铝与水在常温下剧烈反应，生成大量气体，故利用碳化铝制取气体，图2中适合作为气体发生装置的是Ⅰ，因为装置Ⅰ适合于固体和液体在常温下制取气体，而且能够很好的控制反应的进行和开始，并能够控制反应速率，故答案为：Ⅰ；
（2）①根据一段时间后，干燥管D中白色粉末变成蓝色等现象，可知干燥管D中的试剂可能是 无水硫酸铜，其作用是 检验甲烷与氧化铜反应的产物是否含有水，
故答案为：无水硫酸铜；检验甲烷与氧化铜反应的产物是否含有水；
②根据实验现象，可知气体与氧化铜在一定条件下反应，产物一定有水和二氧化碳，可能有一氧化碳，气体具有还原性，氧化产物可能有多种；故答案为：bd；
（3）实验完毕后，应后熄灭的是 C处酒精灯，理由是 停止加热C玻璃管后，继续通入甲烷至玻璃管冷却，避免炽热铜粉被氧化；尾气是可燃气体，可能含有有毒的CO，要用燃烧法除去，故答案为：C；停止加热C玻璃管后，继续通入甲烷至玻璃管冷却，避免炽热铜粉被氧化，且尾气是可燃气体，可能含有有毒的CO，要用燃烧法除去；
（4）若最后在F处点燃气体与在A处产生的气体相同，说明无一氧化碳生成，由C装置减轻12.8g，可推知参加反应的氧化铜的质量为：12.8×

80

16

=64g，其中氧元素的质量为12.8g；由D装置增重7.2g，可推知生成水的质量为7.2g，其中氢、氧元素质量分别为：0.8g、6.4g；由E装置增重8.8g可知生成二氧化碳的质量为8.8g，其中含碳、氧元素的质量分别为：2.4g、6.4g；然后根据元素守恒可知：与氧化铜反应的气体是甲烷，则A、C处发生反应的方程式分别为 Al₄C₃+12H₂O=4Al（OH）₃+3CH₄↑、CH₄+4CuO

△   .

4Cu+CO₂+2H₂O，
故答案为：Al₄C₃+12H₂O=4Al（OH）₃+3CH₄↑；CH₄+4CuO

△   .

4Cu+CO₂+2H₂O；
（5）甲烷与氯气反应，产生不溶于水的油状有机物和氯化氢，消耗氯气，且生成的HCl能够溶解于水，气体的物质的量减少，所以压强减小，U型管右端的玻璃管中水柱降低，由于HCl溶解于水显酸性，能使紫色石蕊试液变红色，故答案为：ac．

点评：本题属于信息型的实验探究题，难度不大，准确理解实验装置的作用，为明确实验操作和实验目的基础和前提．