Question

甲烷是重要溫室氣體之一．某課外活動(dòng)小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究甲烷的性質(zhì)：
探究（一）甲烷能否被氧化銅氧化．他們?cè)O(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)：
（1）請(qǐng)你提出猜想：
猜想1：氧化銅在加熱條件下能氧化甲烷；
猜想2：

 

；…
（2）按如圖1所示裝置實(shí)驗(yàn)：

①下列操作順序正確的是

 

．
A．先通入甲烷，過一會(huì)兒，加熱氧化銅
B．先加熱氧化銅，過一會(huì)兒，通入甲烷
C．先通入甲烷或先加熱氧化銅
②若猜想1正確，則實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是

 

．
③從環(huán)保角度考慮，本實(shí)驗(yàn)存在不足之處，請(qǐng)你提出改進(jìn)建議：

 

．
④若甲烷能被氧化銅氧化，其氧化產(chǎn)物可能是

 

．
⑤寫出A裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：

 

．（任寫一個(gè)）
探究（二）為探究甲烷與二氧化碳哪一種氣體產(chǎn)生的溫室效應(yīng)更強(qiáng)，設(shè)計(jì)如圖2實(shí)驗(yàn)：甲、乙裝置相同，廣口瓶是透明玻璃瓶．光照前分別充滿氣體，U形管里裝相同的紅墨水，左右兩邊液面相平．用相同強(qiáng)度的光照射甲、乙玻璃瓶，且照射時(shí)間相同．
（1）本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理是

 

．
（2）照射相同時(shí)間，甲、乙裝置可能產(chǎn)生的共同現(xiàn)象是

 

．
（3）幾天后，如何根據(jù)甲、乙兩裝置中U型管的液面差判斷甲烷與二氧化碳溫室效應(yīng)的強(qiáng)弱？

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：

分析：探究（一）（1）根據(jù)對(duì)立的兩個(gè)方向進(jìn)行試驗(yàn)預(yù)測(cè)；
（2）①為了防止空氣將生成的銅氧化，可以將空氣排凈，先通入甲烷，再點(diǎn)燃酒精燈；
②甲烷能被氧化銅氧化，產(chǎn)物是金屬銅，還可以出現(xiàn)水，根據(jù)固體氧化銅的顏色變化以及無水硫酸銅的顏色變化來確定；
③甲烷還原氧化銅的產(chǎn)物會(huì)出現(xiàn)有毒物質(zhì)CO，要進(jìn)行尾氣處理，據(jù)此回答；
④元素化合價(jià)升高的產(chǎn)物是氧化產(chǎn)物，若甲烷能被氧化銅氧化，碳元素的化合價(jià)升高，據(jù)此確定其氧化產(chǎn)物；
⑤根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，結(jié)合裝置的目的，得到甲烷還原氧化銅，得到的是金屬銅，碳的氧化物（或是碳單質(zhì)）以及水，據(jù)此書寫方程式；
探究（二）（1）溫室氣體能減弱光的反射和散射，使氣溫上升，氣體的壓強(qiáng)發(fā)生改變，根據(jù)U形管內(nèi)液柱相對(duì)高低判斷甲烷和二氧化碳產(chǎn)生溫室效應(yīng)的強(qiáng)弱；
（2）根據(jù)氣體的溫室效應(yīng)強(qiáng)，溫度高，壓強(qiáng)大，根據(jù)液面下降情況來回答；
（3）根據(jù)氣體的溫室效應(yīng)強(qiáng)，溫度高，壓強(qiáng)大，U形管中液面高度差大來回答．

解答： 解：探究（一）（1）根據(jù)對(duì)立的兩個(gè)方向進(jìn)行試驗(yàn)預(yù)測(cè)：氧化銅在加熱條件下能氧化甲烷、氧化銅在加熱條件下不能氧化甲烷，故答案為：氧化銅在加熱條件下不能氧化甲烷；
（2）①為了防止空氣將生成的銅氧化，可以將空氣排凈，實(shí)驗(yàn)時(shí)，先通入甲烷，再點(diǎn)燃酒精燈，故答案為：A；
②甲烷能被氧化銅氧化，則產(chǎn)物是金屬銅，黑色固體變?yōu)榧t色，還可以出現(xiàn)水，無水硫酸銅白色固體變藍(lán)色，故答案為：硬質(zhì)試管里黑色粉末變?yōu)榧t色粉末，B裝置中白色粉末變?yōu)樗{(lán)色；③甲烷還原氧化銅的產(chǎn)物會(huì)出現(xiàn)有毒物質(zhì)CO，要進(jìn)行尾氣處理，據(jù)此回答；
④元素化合價(jià)升高的產(chǎn)物是氧化產(chǎn)物，若甲烷能被氧化銅氧化，碳元素的化合價(jià)升高，氧化產(chǎn)物可以是C、CO、CO₂中的至少一種，故答案為：C、CO、CO₂；
⑤根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，結(jié)合裝置的目的，得到甲烷還原氧化銅，得到的是金屬銅，碳的氧化物（或是碳單質(zhì)）以及水，方程式為：3CuO+CH₄

△   .

3Cu+CO+2H₂O或2CuO+CH₄

△   .

2Cu+C+2H₂O或4CuO+CH₄

△   .

4Cu+CO₂+2H₂O，故答案為：3CuO+CH₄

△   .

3Cu+CO+2H₂O（2CuO+CH₄

△   .

2Cu+C+2H₂O、4CuO+CH₄

△   .

4Cu+CO₂+2H₂O）；
探究（二）（1）溫室氣體能減弱光的反射和散射，使氣溫上升．如圖所示的兩錐形瓶相同，在相同條件下收集氣體體積相同，經(jīng)過相同條件下陽光照射（或人工提供強(qiáng)光照射）時(shí)間相同，根據(jù)U形管內(nèi)液柱相對(duì)高低判斷甲烷和二氧化碳產(chǎn)生溫室效應(yīng)的強(qiáng)弱；
故答案為：光照產(chǎn)生溫室效應(yīng)，瓶?jī)?nèi)氣體溫度升高，瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)增大，將U形管離液柱向右推，根據(jù)U形管里左右液柱高度差判斷溫室效應(yīng)的強(qiáng)弱；
（2）根據(jù)①的原理分析，甲烷和二氧化碳都會(huì)產(chǎn)生溫室效應(yīng)，U形管里液柱右高左低，故答案為：U形管里液柱右高左低；
（3）根據(jù)①的原理分析，若a與b液面高度差大于c與d液面高度差，則甲烷產(chǎn)生溫室效應(yīng)比二氧化碳的弱，反之，則強(qiáng)．
故答案為：若a與b液面高度差大于c與d液面高度差，則甲烷產(chǎn)生溫室效應(yīng)比二氧化碳的弱．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了常見氣體的性質(zhì)以及實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)知識(shí)，完成此題，可以依據(jù)已有的知識(shí)結(jié)合題干提供的信息進(jìn)行，注意知識(shí)的遷移和應(yīng)用是關(guān)鍵，難度大．