Question

9．研究性學習小組進行CH₄的性質探究實驗．
（1）通入高錳酸鉀酸性溶液，現象是高錳酸鉀酸性溶液不褪色．
（2）在無色玻璃集氣瓶中與Cl₂混合后光照，現象是集氣瓶內氣體顏色變淺，有油狀液體生成．
（3）為了驗證CH₄是否具有還原性，某小組設計了如下實驗：
實驗過程中還觀察到無水CuSO₄逐漸變藍，澄清石灰水出現渾濁現象，則CH₄與CuO反應的化學方程式為CH₄+4CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂+4Cu+2H₂O．
（4）研究小組將CH₄通入溴水時，發現溴水逐漸褪色，你認為原因可能是溴單質與甲烷發生了取代反應或溴單質被甲烷氣體帶走．請設計一個實驗方案證明你的結論（用文字表示，不必畫實驗裝置圖）溴單質與甲烷發生了取代反應；用pH試紙檢驗反應前后溶液的pH，如果pH明顯變小，則表明二者可能發生了取代反應（或溴單質被甲烷氣體帶走，用pH試紙檢驗反應前后溶液的pH，如果pH沒有明顯變化，則表明溴單質可能被甲烷氣體帶走）．

Answer 1

分析 （1）甲烷性質較為穩定，與酸、堿、溴水以及酸性高錳酸鉀溶液不反應；
（2）在無色玻璃集氣瓶中與Cl₂混合后光照，甲烷和氯氣發生取代反應，現象為黃綠色逐漸褪去，瓶壁有少量無色油狀小液滴生成；
（3）無水CuSO₄逐漸變藍，說明有水生成，澄清石灰水出現渾濁，說明有二氧化碳生成，據此分析反應物和生成物書寫方程式；
（4）CH₄通入溴水時，發現溴水逐漸褪色，說明溴參加了反應或溴被帶走，因甲烷為飽和烴，所以溴單質可能與甲烷發生了取代反應或溴單質被甲烷氣體帶走，假如發生取代反應有溴化氫生成，用pH試紙檢驗反應前后溶液的pH驗證，若溴單質被甲烷氣體帶走，也可用pH試紙檢驗反應前后溶液的pH．

解答 解：（1）甲烷性質較為穩定，與酸性高錳酸鉀溶液不反應，甲烷通入高錳酸鉀酸性溶液，現象是高錳酸鉀酸性溶液不褪色，
故答案為：高錳酸鉀酸性溶液不褪色；
（2）氯氣為黃綠色氣體，甲烷可以和氯氣放生取代反應；生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷，其中一氯甲烷為氣體，其余為液體，現象為集氣瓶內氣體顏色變淺，有油狀液體生成，
故答案為：集氣瓶內氣體顏色變淺，有油狀液體生成；
（3）五水合硫酸銅為藍色，無水CuSO₄逐漸變藍，說明有水生成，澄清石灰水出現渾濁，說明有二氧化碳生成，根據原子守恒，CH₄與CuO反應的化學方程式為：CH₄+4CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂+4Cu+2H₂O，
故答案為：CH₄+4CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂+4Cu+2H₂O；
（4）CH₄通入溴水時，發現溴水逐漸褪色，說明溴參加了反應或溴被帶走，因甲烷為飽和烴，所以溴單質可能與甲烷發生了取代反應或溴單質被甲烷氣體帶走，假如發生取代反應，必有溴化氫產物，用pH試紙檢驗反應前后溶液的pH，如果pH明顯變小，則表明二者可能發生了取代反應，若溴單質被甲烷氣體帶走，溴單質溶于水顯酸性，用pH試紙檢驗反應前后溶液的pH，如果pH沒有明顯變化，則表明溴單質可能被甲烷氣體帶走，
故答案為：溴單質與甲烷發生了取代反應；用pH試紙檢驗反應前后溶液的pH，如果pH明顯變小，則表明二者可能發生了取代反應（或溴單質被甲烷氣體帶走，用pH試紙檢驗反應前后溶液的pH，如果pH沒有明顯變化，則表明溴單質可能被甲烷氣體帶走）．

點評 本題考查甲烷的性質，題目難度不大，注意相關基礎知識的積累，CH₄通入溴水時，發現溴水逐漸褪色有兩種可能為該題解答的難點．