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），我校化學興趣小組的同學對甲烷燃燒的產物產生了興趣，參與探究。
（1）【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：
（2）【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：

甲、乙裝置的順序能否顛倒？（填“能“或“否”）
（3）實驗中用純凈O2而不用空氣的原因是 。
（4）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。
（5）裝置乙的作用是 ， 寫出丁中發生的化學反應化學方程式： 。
（6）【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】
（1）CO和H2O
（2）否
（3）空氣中CO2和水蒸氣影響實驗測定
（4）乙
（5）檢驗并除去CO2；3CO＋F2O3 2Fe＋3CO2
（6）提供充足氧氣；1.6；4CH4＋7O2 2CO2＋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；（2）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；（3）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；（4）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；（5）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＋F2O3 2Fe＋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+7O2 2CO2+2CO+8H2O。
所以答案是：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＋F2O3 2Fe＋3CO2；提供充足氧氣；1.6；4CH4＋7O2 2CO2＋2CO＋8H2O。
【考點精析】本題主要考查了化石燃料及其綜合利用的相關知識點，需要掌握三大化石燃料: 煤、石油、天然氣（混合物、均為不可再生能源）才能正確解答此題．