Question

4．實驗室用無水乙酸鈉和堿石灰混合制甲烷：CH₃COONa+NaOH$→_{△}^{CaO}$CH₄+NaCO₂，為了探究甲烷的化學性質，進行了一下實驗，B裝置中的試劑為溴水或酸性 KMnO₄溶液，一段時間后，無水硫酸銅變藍，澄清石灰水渾濁．所需裝置如圖（部分夾持儀器已略去）：

（1）寫出H裝置中反應的離子方程式：2MnO₄^-+10Cl^-+16H⁺=2Mn²⁺+5Cl₂↑+8H₂O
（2）C裝置中的試劑為濃硫酸，作用是干燥甲烷
（3）實驗測得消耗的CH₄和CuO的質量比為1：20，則D中硬質玻璃管內發生反應的化學方程式：CH₄+4CuO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Cu+CO₂+2H₂O
（4）實驗開始前，先在G裝置的大試管上套上黑色紙套，反應結束后，取下黑色紙套，使收集滿氣體的試管置于光亮處緩慢反應-段時間，觀察到的現象有：
①試管中有少量白霧，②導管內液面上升，③試管內的氣體顏色逐漸變淺，④試管內有油狀液滴出現．
（5）有關該實驗的說法，正確的是B （填字母）．
A．若b裝置中的試劑是溴水，溴水無明顯變化，說明CH4不能與鹵家單質反應
B．B裝B中是酸性高錳酸鉀溶液，溶液無明顯變化，說明通常情況下甲烷難以被強氧化劑氧化
C．硬質玻璃管中的黑色固體粉末變紅，說明甲烷具有氧化性
D．G裝置的大試管取下黑色紙套后，光照強度越大，CH₄與Cl₂越易發生取代反應
（6）實驗室還可用碳化鋁（Al₄C₂）固體與H₂O反成制備出反應的化學方程式：Al₄C₂+12H₂O=4Al（OH）₃+3CH₄↑．

Answer 1

分析 A裝置為用無水乙酸鈉和堿石灰混合制甲烷的裝置，B裝置中的試劑為溴水或酸性 KMnO₄溶液，甲烷不與溴水或酸性高錳酸鉀反應，故B中無明顯現象，C裝置干燥甲烷氣體，故為濃硫酸，干燥的甲烷與氧化銅在D裝置中反應，一段時間后，E中無水硫酸銅變藍，F中澄清石灰水渾濁，說明生成了二氧化碳和水，則反應為：CH₄+4CuO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Cu+CO₂+2H₂O，G中為甲烷與氯氣的光照取代反應，H為高錳酸鉀與鹽酸制備氯氣的裝置，據此分析解答．

解答 解：（1）H裝置中為高錳酸鉀與鹽酸制備氯氣的裝置的反應，離子方程式為：2MnO₄^-+10Cl^-+16H⁺=2Mn²⁺+5Cl₂↑+8H₂O；
故答案為：2MnO₄^-+10Cl^-+16H⁺=2Mn²⁺+5Cl₂↑+8H₂O；
（2）分析可知C裝置中為濃硫酸干燥甲烷氣體；
故答案我為：濃硫酸；干燥甲烷；
（3）實驗測得消耗的CH₄和CuO的質量比為1：20，則CH₄和CuO的物質的量之比為：$\frac{1}{16}$：$\frac{20}{80}$=1：4，E中無水硫酸銅變藍，F中澄清石灰水渾濁，說明生成了二氧化碳和水，則反應為：CH₄+4CuO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Cu+CO₂+2H₂O；
故答案為：CH₄+4CuO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Cu+CO₂+2H₂O；
（4）G裝置為甲烷與氯氣的光照取代反應，生成氯代烴和氯化氫，試管中有少量白霧，試管內氣體減少，外界大氣壓使導管內液面上升，試管內的氣體顏色逐漸變淺，試管內有油狀液滴氯代烴出現；
故答案為：試管內的氣體顏色逐漸變淺；試管內有油狀液滴出現；
（5）A．CH₄能與鹵單質光照取代反應，A錯誤，
B．B中是酸性高錳酸鉀溶液，溶液無明顯變化，說明通常情況下甲烷難以被強氧化劑氧化，B正確，
C．硬質玻璃管中的黑色固體粉末變紅，說明甲烷具有還原性，C錯誤，
D．光照強度與取代反應發生的難易不完全成比例關系，而且光照太強可能引起氣體爆炸，D錯誤，
故答案為：B；
（6）用碳化鋁（Al₄C₂）固體與H₂O反應制備出甲烷的化學方程式為：Al₄C₂+12H₂O=4Al（OH）₃+3CH₄↑；
故答案為：Al₄C₂+12H₂O=4Al（OH）₃+3CH₄↑．

點評 本題以甲烷與氯氣的取代反應為載體考查了實驗室制備甲烷、氯氣的方法，熟悉反應原理及甲烷、氯氣化學性質，及發生取代反應的實質是解題關鍵，題目難度中等．