Question

15．達(dá)州盛產(chǎn)天然氣，有“中國氣都”之稱的美譽．天然氣的主要成分是甲烷（CH₄），我校化學(xué)興趣小組的同學(xué)對甲烷燃燒的產(chǎn)物產(chǎn)生了興趣，請你參與：
【提出問題】：甲烷燃燒后生成哪些物質(zhì)？
【查閱資料】：含碳元素的物質(zhì)完全燃燒生成CO₂，不完全燃燒生成CO；無水CuSO₄遇水變藍(lán)．
【猜想與假設(shè)】：甲 CO₂ H₂O；             乙 CO  H₂O；     丙 NH₃CO₂ H₂O；         丁 CO₂ CO  H₂O．
你認(rèn)為同學(xué)丙的猜想是錯誤的，理由是化學(xué)反應(yīng)前后元素的種類不變而反應(yīng)前不含氮元素，生成物中不可能生成氨氣．
【實驗探究】：為了驗證上述猜想與假設(shè)，將甲烷在一定量的O₂中燃燒的產(chǎn)物依次通過下列裝置：

（1）A、B裝置的順序能否顛倒？否（填“能“或“否”）．
（2）實驗中用純凈O₂而不用空氣的原因是空氣中含有CO₂和H₂O（干擾對產(chǎn)物的鑒別）．
（3）實驗中觀察到A中無水CuSO₄變藍(lán)，B、D中澄清石灰水變渾濁，C中紅色粉末變成黑色，由此推斷丁同學(xué)猜想成立．
（4）請寫出B中澄清石灰水變渾濁、C中紅色粉末變成黑色的化學(xué)方程式：CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O、Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
【反思與交流】：為避免有毒的CO污染環(huán)境，所以含碳元素的物質(zhì)燃燒必須滿足的條件是氧氣充足．

Answer 1

分析 【猜想與假設(shè)】：根據(jù)質(zhì)量守恒定律考慮；（1）根據(jù)顛倒后的后果考慮；（2）根據(jù)空氣與純凈氧氣的區(qū)別考慮；（3）根據(jù)無水CuSO₄變藍(lán)，B、D中澄清石灰水變渾濁，C中紅色粉末變成黑色分析出氣體成分；（4）根據(jù)方程式的寫法考慮；根據(jù)促進(jìn)可燃物燃燒的條件考慮．

解答 解：【猜想與假設(shè)】根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知化學(xué)反應(yīng)前后元素的種類不變，反應(yīng)物中是甲烷和氧氣，不含有氮元素，生成物中不可能生成氨氣，所以丙假設(shè)錯誤；
（1）如果順序顛倒，由于石灰水中有水，就不能證明混合氣體中是否有水；
（2）由于空氣中含有水分和二氧化碳，用空氣就無法驗證混合氣體中是否含有水和二氧化碳，因為到底是混合氣體中的水和二氧化碳，還是空氣中的水和二氧化碳，無法確定；
（3）A中無水CuSO₄變藍(lán)說明混合氣體中有水，B中石灰水變渾濁說明混合氣體中含有二氧化碳，B中石灰水有兩個作用：驗證二氧化碳的存在，除去二氧化碳；D中澄清石灰水變渾濁，C中紅色粉末變成黑色說明具有還原性氣體，且與氧化鐵反應(yīng)能生成二氧化碳，所以說明混合氣體中含有一氧化碳；
（4）B中澄清石灰水變渾濁的反應(yīng)物是氫氧化鈣和二氧化碳，生成物是碳酸鈣沉淀和水，碳酸鈣后面標(biāo)上沉淀符號；C中紅色粉末變成黑色的反應(yīng)物是一氧化碳和氧化鐵，生成物是鐵和二氧化碳，用得失氧進(jìn)行配平，反應(yīng)條件是高溫，寫在等號的上邊．由于可燃物不完全燃燒能生成一氧化碳，污染環(huán)境，所以要讓可燃物完全燃燒，所以需要充足的氧氣．
故答案為：【猜想與假設(shè)】丙                           
化學(xué)反應(yīng)前后元素的種類不變而反應(yīng)前不含氮元素，生成物中不可能生成氨氣
【實驗探究】（1）否                        
（2）空氣中含有CO₂和H₂O（干擾對產(chǎn)物的鑒別）
（3）丁                                   
（4）CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O             
Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂ 
【反思與交流】氧氣充足．

點評 解答本題的關(guān)鍵是要知道無水硫酸銅由白色變?yōu)樗{(lán)色說明有水生成，能使澄清石灰水變渾濁的氣體是二氧化碳，還要知道一氧化碳與氧化鐵反應(yīng)生成鐵和二氧化碳．