19.天然氣的主要成分是甲烷(CH
4).
I.化學興趣小組的同學對甲烷燃燒的產物產生了興趣:
【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CO
2,不完全燃燒生成CO;無水CuSO
4遇水變藍.
【猜想與假設】甲 CO
2、H
2O;乙 CO、H
2O;丙 NH
3、CO
2、H
2O;丁 CO
2、CO、H
2O.
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O
2中燃燒的產物依次通過如圖1所示裝置:

(1)A、B裝置的順序能否顛倒?否(填“能”或“否”).
(2)實驗中用純凈O
2而不用空氣的原因是空氣中含有CO
2和H
2O干擾對產物的鑒別.
(3)實驗中觀察到A中無水CuSO
4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C中紅色粉末變成黑色的化學方程式:Fe
2O
3+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ 2Fe+3CO
2.
【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.
Ⅱ.甲、乙兩位同學在學習甲烷性質時,發現甲烷與氫氣和一氧化碳性質上有很多相似之處,如密度比空氣小,難溶于水,具有可燃性等.但H
2和CO具有還原性,那么甲烷有沒有還原性呢?為了驗證甲烷是否具有還原性,乙同學設計以下實驗裝置并進行實驗:
【實驗裝置】

【實驗步驟】(假設藥品都是足量的)
①分別稱量裝置A、B、C的質量;
②再次分別稱量裝置A、B、C的質量;
③向玻璃管中裝入CuO通一段時間的CH
4④停止加熱,繼續通入CH
4至冷卻到室溫;
⑤緩緩通入足量的CH
4,加熱裝置A,使其充分反應
其合理的操作順序是①③⑤④②(填序號).甲同學認為還缺少一個步驟,缺少的步驟是甲烷中含有氫元素.
【進行實驗】乙同學按照正確的步驟進行實驗,并記錄了實驗現象和數據
①裝置A中的黑色粉末變紅;裝置B中白色粉末變藍;裝置C中石灰水變渾濁
②稱量數據如表所示.
| A中玻璃管(含藥品)質量 | 裝置B的質量 | 裝置C的質量 |
反應前 | 150g | 156.6g | 256.8g |
反應后 | 147.2g | 158.4g | 257.9g |
【現象分析與數據處理】
根據裝置A、B、C中的現象可推知,CH
4與CuO充分反應后的產物依次是Cu、H
2O、CO
2.
【實驗結論】①CH
4有(填“有”或“沒有”)還原性.②根據實驗數據,甲同學提出甲烷與氧化銅的產物中還含有CO.
③裝置A中發生的反應方程式為2CH
4+7CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$7Cu+4H
2O+CO+CO
2 .