Question

10．達(dá)州盛產(chǎn)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），我�；瘜W(xué)興趣小組的同學(xué)對甲烷燃燒的產(chǎn)物產(chǎn)生了興趣，請你參與：
【提出問題】甲烷燃燒后生成哪些物質(zhì)？
【查閱資料】含碳元素的物質(zhì)完全燃燒生成CO₂，不完全燃燒生成CO；無水CuSO₄遇水變藍(lán)．
【猜想與假設(shè)】
甲 CO₂  H₂O；        乙 CO  H₂O       丙 NH₃ CO₂  H₂O；         丁 CO₂  CO  H₂O．
你認(rèn)為丙 同學(xué)的猜想是錯誤的，理由是化學(xué)反應(yīng)前后元素的種類不變而反應(yīng)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(shè)，將甲烷在一定量的O₂中燃燒的產(chǎn)物依次通過下列裝置：實驗中觀察到A中無水CuSO₄變藍(lán)，B、D中澄清石灰水變渾濁 （填實驗現(xiàn)象），C中黑色粉末變成紅色 （填實驗現(xiàn)象），由此推斷丁 同學(xué)猜想成立．

請寫出C中反應(yīng)的化學(xué)方程式：CuO+CO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+CO₂．
【反思與交流】為避免有毒的CO污染環(huán)境，所以含碳元素的物質(zhì)燃燒必須滿足的條件是氧氣充足．
【得出結(jié)論】甲烷在氧氣充足的情況下反應(yīng)方程式：CH₄+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$CO₂+2H₂O．
C+CuO═Cu+CO₂該反應(yīng)CO發(fā)生氧化反應(yīng)．還原劑是CO；還原劑在化學(xué)反應(yīng)前后化合價大小變化規(guī)律還原劑在反應(yīng)中元素化合價升高；找出甲烷在氧氣中燃燒的還原劑是甲烷．

Answer 1

分析 【猜想與假設(shè)】：根據(jù)質(zhì)量守恒定律考慮；
【實驗探究】根據(jù)無水CuSO₄變藍(lán)，B、D中澄清石灰水變渾濁，C中黑色粉末變成紅色分析出氣體成分；根據(jù)方程式的寫法考慮；
【反思與交流】根據(jù)促進(jìn)可燃物燃燒的條件考慮．
【得出結(jié)論】可先判斷出還原劑中元素反應(yīng)前后的化合價，再找出規(guī)律，并將規(guī)律運用．

解答 解：【猜想與假設(shè)】根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知化學(xué)反應(yīng)前后元素的種類不變，反應(yīng)物中是甲烷和氧氣，不含有氮元素，生成物中不可能生成氨氣，所以丙假設(shè)錯誤；
【實驗探究】A中無水CuSO₄變藍(lán)說明混合氣體中有水，B中石灰水變渾濁說明混合氣體中含有二氧化碳，B中石灰水有兩個作用：驗證二氧化碳的存在，除去二氧化碳；D中澄清石灰水變渾濁，C中黑色粉末變成紅色說明具有還原性氣體，且與氧化銅反應(yīng)能生成二氧化碳，所以說明混合氣體中含有一氧化碳；C中黑色粉末變成紅色的反應(yīng)物是一氧化碳和氧化銅，生成物是鐵和二氧化碳，用得失氧進(jìn)行配平，反應(yīng)條件是加熱，寫在等號的上邊．
【反思與交流】由于可燃物不完全燃燒能生成一氧化碳，污染環(huán)境，所以要讓可燃物完全燃燒，所以需要充足的氧氣．
甲烷和氧氣反應(yīng)生成二氧化碳和水，故填：CH₄+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$CO₂+2H₂O．
【得出結(jié)論】在CO+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+CO₂反應(yīng)中CO發(fā)生氧化反應(yīng)．還原劑CO變?yōu)镃O₂，碳的化合價由+2升高為+4價．可見還原劑在反應(yīng)中元素化合價升高，甲烷在氧氣中燃燒的反應(yīng)中碳元素的化合價升高，是還原劑．
故答案為：【猜想與假設(shè)】丙；化學(xué)反應(yīng)前后元素的種類不變而反應(yīng)前不含氮元素，生成物中不可能生成氨氣；
【實驗探究】澄清石灰水變渾濁；黑色粉末變成紅色；��；CuO+CO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+CO₂ 
【反思與交流】CH₄+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$CO₂+2H₂O；氧氣充足；CO；CO；還原劑在反應(yīng)中元素化合價升高；甲烷．

點評 解答本題的關(guān)鍵是要知道無水硫酸銅由白色變?yōu)樗{(lán)色說明有水生成，能使澄清石灰水變渾濁的氣體是二氧化碳，還要知道一氧化碳與氧化鐵反應(yīng)生成鐵和二氧化碳．