Question

【題目】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�；瘜W興趣小組的同學對甲烷燃燒的產物產生了興趣，參與探究。

【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】：

猜想甲： CO2 H2O；

猜想乙： CO2 CO H2O；

猜想丙： ______________

【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如圖所示裝置：

（1）甲、乙裝置的順序能否顛倒？_______（填“能“或“否”）

（2）實驗中用純凈O2而不用空氣的原因是 _____________________ 。

（3）實驗中觀察到甲中無水CuSO4變藍，乙、戊中澄清石灰水變渾濁，丁中紅色粉末變成黑色，由此推斷_______ 同學猜想成立。

（4）裝置乙的作用是___________________________，寫出丁中發生的化學反應化學方程式：________________________ 。

【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__________________________。

實驗結束，對相關裝置進行稱量（忽略空氣成分對實驗的干擾）：甲裝置增重3.6g，乙裝置增重2.2g。那么燃燒甲烷的質量為 _____ g，并寫出該實驗中甲烷燃燒的化學方程式 __________________________________________。

Answer 1

【答案】 CO和H2O 否 空氣中CO2和水蒸氣影響實驗測定 乙 檢驗并除去CO2 3CO＋F2O32Fe＋3CO2 提供充足氧氣 1.6 4CH4＋7O22CO2＋2CO＋8H2O

【解析】【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，如果不完全燃燒生成一氧化碳和水；

（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）甲中無水CuSO4變藍說明混合氣體中有水，乙中石灰水變渾濁說明混合氣體中含有二氧化碳，乙中石灰水有兩個作用：驗證二氧化碳的存在，除去二氧化碳；戊中澄清石灰水變渾濁，丁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）乙中石灰水有兩個作用：驗證二氧化碳的存在，除去二氧化碳；丁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，化學方程式為：3CO＋F2O32Fe＋3CO2。

【反思與交流】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；

如果將甲、乙裝置順序進行交換，則不能驗證燃燒產物中的水；

3.6g水中氫元素的質量為：3.6g××100%=0.4g，

甲烷中氫元素的質量完全轉化到水中，因此甲烷的質量為：0.4g÷（×100%）=1.6g，

甲烷中碳元素的質量為：1.6g-0.4g=1.2g，

2.2g二氧化碳中碳元素的質量為：2.2g××100%=0.6g，

甲烷燃燒同時生成了一氧化碳，一氧化碳中碳元素的質量為：1.2g-0.6g=0.6g，

則生成的一氧化碳質量為：0.6g÷（×100%）=1.4g，

則反應的氧氣質量為：3.6g+2.2g+1.4g-1.6g=5.6g，

反應物甲烷、氧氣和生成物二氧化碳、一氧化碳、水的分子個數比為： =4：7：2：2：8，

甲烷燃燒的化學方程式為：4CH4+7O22CO2+2CO+8H2O。