Question

17．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】：（1）含碳元素的物質完全燃燒生成CO₂，不完全燃燒生成CO；（2）無水CuSO₄遇水變藍；（3）B、D中的石灰水都是足量的．
【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，理由是反應物中不含有氮元素，生成物中不可能含有氨氣．
【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如圖所示裝置：

（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：Ca（OH）₂+CO₂═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 因為甲烷和氧氣中都不含有氮元素，所以根據化學反應前后元素的種類不變可知丙的猜想是錯誤的；
石灰水中有水，氣體經過石灰水會帶出一部分水蒸氣，對甲烷燃燒的產物的鑒別會造成影響，所以裝置AB不能顛倒；
因為空氣中含有CO₂和H₂O會干擾甲烷燃燒產物的鑒別，所以實驗使用純氧氣而不使用空氣；
實驗中觀察到A中無水CuSO₄變藍，說明甲烷燃燒的產物中有水，B中澄清石灰水變渾濁，說明原混合氣體中含有二氧化碳，D中澄清石灰水變渾濁，C中紅色粉末變成黑色，說明原混合氣體中含有一氧化碳，故丁同學的猜想成立；根據化學方程式的書寫方法寫出反應的化學方程式；
一氧化碳是由可燃物不完全燃燒引起的，所以當加入充足的氧氣，使燃料完全燃燒就不會產生一氧化碳了．

解答 解：猜想與假設：
丙同學的猜想是錯誤的，因為反應物中不含有氮元素，生成物中不可能含有氨氣．
故填：丙；反應物中不含有氮元素，生成物中不可能含有氨氣．
實驗探究：
（1）因為石灰水中有水，氣體經過石灰水會帶出一部分水蒸氣，對甲烷燃燒的產物的鑒別會造成影響，所以裝置AB不能顛倒．
故填：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，會影響對產物的檢驗．
故填：空氣中含有CO₂和H₂O．
（3）實驗中觀察到A中無水CuSO₄變藍，說明甲烷燃燒的產物中有水，B中澄清石灰水變渾濁，說明原混合氣體中含有二氧化碳，D中澄清石灰水變渾濁，C中紅色粉末變成黑色，說明原混合氣體中含有一氧化碳，由此推斷丁同學猜想成立．
故填：丁．
（4）二氧化碳能與氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和水；氧化鐵能與一氧化碳高溫反應生成鐵和二氧化碳．
故填：Ca（OH）₂+CO₂═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．
故填：氧氣充足．

點評 實驗現象是物質之間相互作用的外在表現，因此要學會設計實驗、觀察實驗、分析實驗，為揭示物質之間相互作用的實質奠定基礎．