Question

4．達州盛產天然氣，有“中國氣都”之稱的美譽．天然氣的主要成分是甲烷（CH₄），我校化學興趣小組的同學對甲烷燃燒的產物產生了興趣，請你參與：
【提出問題】：甲烷燃燒后生成哪些物質？
【查閱資料】：含碳元素的物質完全燃燒生成CO₂，不完全燃燒生成CO；無水CuSO₄遇水變藍．
【猜想與假設】：甲 CO₂、H₂O；乙 CO、H₂O；丙 NH₃、CO₂、H₂O；丁 CO₂、CO、H₂O．
你認為丙同學的猜想是錯誤的，理由是化學反應前后元素的種類不變而反應前不含氮元素，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，將甲烷在一定量的O₂中燃燒的產物依次通過下列裝置：

（1）A、B裝置的順序能否顛倒？（填“能“或“否”）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．
（3）實驗中觀察到A中無水CuSO₄變藍，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污染環境，所以含碳元素的物質燃燒必須滿足的條件是氧氣充足．

Answer 1

分析 【猜想與假設】：根據質量守恒定律考慮；（1）根據顛倒后的后果考慮；（2）根據空氣與純凈氧氣的區別考慮；（3）根據無水CuSO₄變藍，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）根據方程式的寫法考慮；根據促進可燃物燃燒的條件考慮．

解答 解：【猜想與假設】根據質量守恒定律可知化學反應前后元素的種類不變，反應物中是甲烷和氧氣，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，碳酸鈣后面標上沉淀符號；C中紅色粉末變成黑色的反應物是一氧化碳和氧化鐵，生成物是鐵和二氧化碳，用得失氧進行配平，反應條件是高溫，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】丙                           
化學反應前后元素的種類不變而反應前不含氮元素，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 解答本題的關鍵是要知道無水硫酸銅由白色變為藍色說明有水生成，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生成鐵和二氧化碳．