Question

9．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），某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．
【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．
（3）請寫出C中紅色粉末變成黑色的化學方程式：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
【反思與交流】
（1）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有充足的氧氣．
（2）D裝置后添加一大氣球的原因是：因為一氧化碳有毒，所以要收集處理尾氣．

Answer 1

分析 【猜想與假設】根據化學反應前后，元素的種類不變，原子的種類和個數不變進行分析；
【實驗探究】（1）根據一氧化碳的檢驗方法進行分析；
（2）根據無水硫酸銅是白色的，能和水反應生成藍色的五水硫酸銅，二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁，一氧化碳能和氧化鐵反應生成鐵和二氧化碳進行分析；
（3）根據一氧化碳與氧化鐵在高溫的條件下反應生成鐵和二氧化碳進行分析；
【反思與交流】（1）根據要使燃料充分燃燒，必需有充足的氧氣進行分析；
（2）根據一氧化碳能有毒進行分析．

解答 解：【猜想與假設】甲烷燃燒不能生成氨氣，因為反應物中不含有氮元素，所以不可能生成含有氮元素的氨氣；
【實驗探究】（1）如果A、B裝置的順序顛倒，則混合氣體從B中出來后，會帶上水蒸氣，再通過A裝置時，如果無水硫酸銅變藍色，使硫酸銅變藍色的水可能是甲烷燃燒產生的，也可能是從石灰水中揮發出來的，也可能是二者都有，這樣就影響了水的鑒別，所以A、B裝置不能顛倒，否則無法確定甲烷燃燒產物中是否含有水；
（2）實驗中觀察到A中無水CuSO₄變藍，說明甲烷燃燒生成了水；B中澄清石灰水變渾濁，說明甲烷燃燒生成了二氧化碳；D中澄清石灰水變渾濁，C中紅色粉末變成黑色，說明甲烷燃燒生成了一氧化碳，由此可知，因為燃燒生成了一氧化碳、二氧化碳和水，丁同學的猜想成立；
（3）C中紅色粉末變成黑色的反應是一氧化碳與氧化鐵在高溫的條件下反應生成鐵和二氧化碳，化學方程式：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
【反思與交流】（1）當氧氣充足時，含碳元素的物質完全燃燒能生成二氧化碳，不能生成一氧化碳；
（2）因為一氧化碳有毒，所以要收集處理尾氣，所以在D裝置后添加一大氣球．
故答案為：【猜想與假設】丙，化學反應前后元素的種類不變；
【實驗探究】（1）否；
（2）丁；
（3）Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
【反思與交流】（1）有充足的氧氣；
（2）因為一氧化碳有毒，所以要收集處理尾氣．

點評 本題考查了常見物質燃燒產生的推斷，含有碳元素的物質燃燒時，如果燃燒充分，生成二氧化碳，如果燃燒不充分，會生成一氧化碳，這樣不僅浪費燃料，還會污染環境，完成此題，可以依據物質的性質結合反應的實驗現象進行．