Question

【題目】某化學(xué)興趣小組同學(xué)，在學(xué)習(xí)了化石燃料后，對天然氣的主要成分甲烷，燃燒后得到的氣體是什么產(chǎn)生了興趣，他們收集了一些甲烷燃燒后的氣體，請你參與探究并回答下列問題。

（查閱資料）

甲烷充分燃燒的化學(xué)方程式為_____；也可能不充分燃燒生成CO。

白色無水硫酸銅粉末遇水變藍(lán)色；濃硫酸可以吸收水分，做干燥劑。

甲烷也具有還原性，在高溫下可以與鐵、銅等的金屬氧化物反應(yīng)生成對應(yīng)金屬單質(zhì)和二氧化碳、水。

（提出問題）

甲烷燃燒后得到的氣體中有哪些成分？

（猜想假設(shè)）

猜想I：CO；

猜想Ⅱ：CO2；

猜想Ⅲ：CO2、CO

（實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)）

將甲烷燃燒的產(chǎn)物依次通過A-E裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：

觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如下：

（1）A中澄清石灰水變渾濁，相關(guān)反應(yīng)方程式為_____：

（2）C中_____；

（3）D中澄清石灰水變渾濁。

（實(shí)驗(yàn)結(jié)論）

根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可推斷出猜想Ⅲ成立。

（反思交流）

有同學(xué)認(rèn)為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不合理，因?yàn)榭赡軙?huì)有沒燒完的甲烷對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生干擾。同學(xué)們經(jīng)過討論，在原有實(shí)驗(yàn)裝置的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)：在B、C裝置之間添加一個(gè)_____（填字母序號，下同）裝置，在C、D裝置之間添加一個(gè)_____裝置。

重新實(shí)驗(yàn)后，兩個(gè)新加的裝置都無明顯現(xiàn)象，其他裝置的現(xiàn)象與上次實(shí)驗(yàn)相同。充分證明猜想Ⅲ成立。

（拓展延伸）

在裝置末端“？”處應(yīng)連接（放置）一個(gè)_____進(jìn)行尾氣處理，處理尾氣的原因是_____。

Answer 1

【答案】 紅色粉末變成黑色 G H 燃著的酒精燈 一氧化碳有毒，會(huì)污染空氣

【解析】

探究天然氣燃燒后得到的氣體。

查閱資料：

甲烷充分燃燒生成二氧化碳和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為；也可能不充分燃燒生成CO。

白色無水硫酸銅粉末遇水變藍(lán)色；濃硫酸可以吸收水分，做干燥劑。

甲烷也具有還原性，在高溫下可以與鐵、銅等的金屬氧化物反應(yīng)生成對應(yīng)金屬單質(zhì)和二氧化碳、水。

提出問題：

甲烷燃燒后得到的氣體中有哪些成分？

猜想假設(shè)：

猜想I：CO；

猜想Ⅱ：CO2；

猜想Ⅲ：CO2、CO；

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：

將甲烷燃燒的產(chǎn)物依次通過A-E裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：

A裝置澄清石灰水檢驗(yàn)有無二氧化碳，若澄清石灰水變渾濁，說明含有二氧化碳，若無明顯變化，則無二氧化碳；

B裝置氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳；

C裝置、D裝置利用一氧化碳與氧化鐵反應(yīng)生成鐵和二氧化碳，通過氧化鐵顏色的變化、澄清石石灰水的變化來檢驗(yàn)有無一氧化碳；

E裝置位置，待定；

觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如下：

（1）A中澄清石灰水變渾濁，說明含有二氧化碳，二氧化碳與氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和水，反應(yīng)方程式為；

（2）C中紅色粉末變成黑色；

（3）D中澄清石灰水變渾濁。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可推斷出猜想Ⅲ成立。

反思交流：

有同學(xué)認(rèn)為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不合理，因?yàn)榭赡軙?huì)有沒燒完的甲烷對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生干擾。同學(xué)們經(jīng)過討論，在原有實(shí)驗(yàn)裝置的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)：在B、C裝置之間添加一個(gè)G裝置，吸收氣體中的水蒸氣，在C、D裝置之間添加一個(gè)H裝置，這樣添加的原因是G裝置吸收了氣體中的水蒸氣，若混合氣體中含有甲烷氣體，甲烷與氧化鐵在C裝置中反應(yīng)會(huì)生成水，H裝置中無水硫酸銅吸收水分，由白色變成藍(lán)色，H裝置沒有變化，說明沒有甲烷。實(shí)驗(yàn)顯示H裝置中無水硫酸銅顏色不改變，則說明沒有水生成，因此混合氣體中不含甲烷。 重新實(shí)驗(yàn)后，兩個(gè)新加的裝置都無明顯現(xiàn)象，加上其他裝置的現(xiàn)象與上次實(shí)驗(yàn)相同。充分證明猜想Ⅲ成立。

拓展延伸：

在裝置末端“？”處應(yīng)連接（放置）一個(gè)燃著的酒精燈進(jìn)行尾氣處理，處理尾氣的原因是一氧化碳有毒，會(huì)污染空氣。