Question

【題目】甲、乙兩位同學查閱資料知: CH4 和CO兩種氣體均具有可燃性和還原性。他們想對CH4的還原性進行研究。

[提出假設]他們對CH4還原CuO的產物提出了以下假設：

假設1: Cu、 CO、CO2

假設2: Cu、 CO、H2O

假設3: Cu、 CO2、 H2O

假設4: Cu、CO、CO2、H2O

其中假設_____不合理， 原因是_____。

[設計實驗]為了判斷其它幾種假設的合理性，他們設計了以下幾個實驗步驟：

①通入CH4；②停 止通CH4；③點燃酒精燈加熱； ④停 止加熱；⑤檢驗甲烷的純度；⑥繼續通入甲烷，直至裝置冷卻。其合理的操作順序是（填序號）_____。

[進行實驗]

（1）甲同學用以下裝置進行定性檢驗（假設藥品都是足量的）。已知:白色的無水硫酸銅粉末遇水變藍，氫氧化鈉溶液可以吸收CO2，濃硫酸可以吸收水蒸氣。

為了盡可能多地檢驗出CH4還原CuO的產物，則裝置正確的連接順序是（填寫字母，裝置可重復使用）: A→B→_____→_____ →_____→G→B→_____→_____。

（2）乙同學用以下裝置進行定量測定（假設藥品都是足量的）。實驗過程中記錄的數據如下。

裝置序號	M	N	P
實驗前裝置的質量	150	156.6	256.8
實驗后裝置的質量	145.6	159.3	259.0

由以上數據可推測，假設_____合理， 化學方程式為_____。

Answer 1

【答案】1 生成物中沒有氫元素 ⑤①③④⑥② C E F E D 4 2CH4+7CuO7Cu+CO+CO2+4H2O

【解析】

提出假設：

甲烷中含有氫元素，生成物應該含有氫元素，故假設1不正確，理由是生成物中沒有氫元素；

設計實驗：

甲烷是可燃性氣體，在加熱前先檢驗氣體的純度，完成有氣體參加反應的實驗時，要檢查裝置的氣密性，因為甲烷是可燃性氣體，為了防止發生爆炸，加熱反應物前一定要排除裝置里的空氣，反應完成后，還有繼續通入甲烷，直至裝置冷卻，防止被還原的物質重新被氧化；其合理的操作順序是⑤①③④⑥②；

進行實驗：

（1）產物可能有水，所以首先檢驗水，B裝置連接C；二氧化碳可澄清石灰水檢驗，C裝置連接E；再用F吸收過量的二氧化碳，再用濃硫酸吸收水蒸氣，再將氣體通過B檢驗一氧化碳，再將氣體通過E檢驗是否有二氧化碳生成，最后用裝置D處理尾氣。為了盡可能多地檢驗出CH4還原CuO的產物，則裝置正確的連接順序是（填寫字母，裝置可重復使用）: A→B→C→E→F→G→B→E→D。

（2）M裝置減少的質量是參加反應氧化銅中的氧元素質量，N裝置增加的質量是生成的水的質量，P裝置增加的質量是生成的二氧化碳的質量；由表格數據可得，參加反應的氧元素的質量為150g-145.6g=4.4g，生成水的質量為159.3-156.6=2.7g，生成二氧化碳的質量為：259g-256.8g=2.2g，水和二氧化碳中含氧元素的質量共為：，由此推斷還生成一氧化碳，故猜想4正確，化學方程式為：2CH4+7CuO7Cu+CO+CO2+4H2O。