Question

【題目】研究性學(xué)習(xí)小組進(jìn)行CH4的制備及性質(zhì)探究實驗。根據(jù)反應(yīng)：CH3COONa（固體）+NaOH（固體）→ Na2CO3+CH4↑制備氣體。

(1)用CH4氣體分別進(jìn)行下列實驗：

①通入酸性KMnO4溶液，現(xiàn)象是______________________________。

②在無色玻璃集氣瓶中與C12混合后光照，現(xiàn)象是___________________________。

(2)為了驗證CH4是否具有還原性，某小組設(shè)計了如下實驗：

①當(dāng)玻璃管中的氧化銅由黑色變?yōu)榧t色時，說明CH4具有還原性。你認(rèn)為這一結(jié)論是否正確？__________（填“正確”或“不正確”），理由是______________________________。

②實驗過程中還觀察到無水CuSO4逐漸變藍(lán)，澄清石灰水出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象，則CH4與CuO反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________________。

(3)研究小組將CH4通入溴水時，發(fā)現(xiàn)溴水逐漸褪色，你認(rèn)為原因可能是______________。請設(shè)計一個實驗方案證明你的結(jié)論（用文字表示，不必畫實驗裝置圖）_______________。

Answer 1

【答案】無明顯現(xiàn)象(或高錳酸鉀溶液不褪色) 集氣瓶內(nèi)氣體顏色變淺，有油狀液體生成 正確 氧化銅中的Cu元素化合價降低，被還原生成了銅，說明CH4具有還原性 CH4+4CuOCO2+4Cu+2H2O 溴單質(zhì)與甲烷發(fā)生了取代反應(yīng)(或溴單質(zhì)被甲烷氣體帶走) 用pH試紙檢驗反應(yīng)前后溶液的pH，如果pH明顯變小，則表明二者可能發(fā)生了取代反應(yīng)(或用pH試紙檢驗反應(yīng)前后溶液的pH，如果pH沒有明顯變化，則表明溴單質(zhì)可能被甲烷氣體帶走)

【解析】

(1)①甲烷的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，與酸、堿、溴水以及酸性高錳酸鉀溶液不反應(yīng)；②甲烷與Cl2混合后光照，發(fā)生取代反應(yīng)，據(jù)此分析解答；

(2)①氧化銅由黑色變?yōu)榧t色，說明氧化銅轉(zhuǎn)化成了銅，結(jié)合氧化還原反應(yīng)的規(guī)律分析解答；②無水CuSO4逐漸變藍(lán)，說明有水生成，澄清石灰水出現(xiàn)渾濁，說明有二氧化碳生成，據(jù)此分析反應(yīng)物和生成物書寫方程式；③CH4通入溴水時，發(fā)現(xiàn)溴水逐漸褪色，可能是溴被反應(yīng)掉了或溴被甲烷氣體帶走，如果是甲烷與溴發(fā)生了取代反應(yīng)，則有溴化氫生成，若溴單質(zhì)被甲烷氣體帶走，則留下的是水，據(jù)此分析解答。

(1)①高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性，具有還原性的物質(zhì)能被高錳酸鉀氧化，能夠使高錳酸鉀褪色，甲烷化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不能被高錳酸鉀溶液氧化，所以高錳酸鉀溶液不褪色，故答案為：無明顯現(xiàn)象(或高錳酸鉀溶液不褪色)；

②氯氣為黃綠色氣體，甲烷可以和氯氣發(fā)生取代反應(yīng)；生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷，其中一氯甲烷為氣體，其余為液體，所以反應(yīng)現(xiàn)象為集氣瓶內(nèi)氣體顏色變淺，有油狀液體生成，故答案為：集氣瓶內(nèi)氣體顏色變淺，有油狀液體生成；

(2)①當(dāng)玻璃管中的氧化銅由黑色變?yōu)榧t色時，說明氧化銅中的Cu元素化合價降低，被還原生成了銅，說明CH4具有還原性，故答案為：正確；氧化銅中的Cu元素化合價降低，被還原生成了銅，說明CH4具有還原性；

②五水合硫酸銅為藍(lán)色，無水CuSO4逐漸變藍(lán)，說明有水生成，澄清石灰水出現(xiàn)渾濁，說明有二氧化碳生成，根據(jù)原子守恒，CH4與CuO反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CH4+4CuOCO2+4Cu+2H2O，故答案為：CH4+4CuOCO2+4Cu+2H2O；

③CH4通入溴水時，發(fā)現(xiàn)溴水逐漸褪色，因甲烷為飽和烴，所以溴單質(zhì)可能與甲烷發(fā)生了取代反應(yīng)，又因為溴容易揮發(fā)，溴單質(zhì)可能被甲烷氣體帶走，使溴水褪色；假如發(fā)生取代反應(yīng)，必有溴化氫生成，溴化氫極易溶于水，可以用pH試紙檢驗反應(yīng)前后溶液的pH，如果pH明顯變小，則表明二者可能發(fā)生了取代反應(yīng)；若溴單質(zhì)被甲烷氣體帶走，溴單質(zhì)溶于水顯酸性，用pH試紙檢驗反應(yīng)前后溶液的pH，如果pH沒有明顯變化，則表明溴單質(zhì)可能被甲烷氣體帶走，故答案為：溴單質(zhì)與甲烷發(fā)生了取代反應(yīng)；用pH試紙檢驗反應(yīng)前后溶液的pH，如果pH明顯變小，則表明二者可能發(fā)生了取代反應(yīng)(或溴單質(zhì)被甲烷氣體帶走；用pH試紙檢驗反應(yīng)前后溶液的pH，如果pH沒有明顯變化，則表明溴單質(zhì)可能被甲烷氣體帶走)。