Question

9．研究性學習小組進行CH₄的性質(zhì)探究實驗．
（1）通入高錳酸鉀酸性溶液，現(xiàn)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(xiàn)象是集氣瓶內(nèi)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(xiàn)渾濁現(xiàn)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(fā)現(xiàn)溴水逐漸褪色，你認為原因可能是溴單質(zhì)與甲烷發(fā)生了取代反應或溴單質(zhì)被甲烷氣體帶走．請設計一個實驗方案證明你的結(jié)論（用文字表示，不必畫實驗裝置圖）溴單質(zhì)與甲烷發(fā)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(fā)生了取代反應（或溴單質(zhì)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(zhì)可能被甲烷氣體帶走）．

Answer 1

分析 （1）甲烷性質(zhì)較為穩(wěn)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(fā)生取代反應，現(xiàn)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(xiàn)渾濁，說明有二氧化碳生成，據(jù)此分析反應物和生成物書寫方程式；
（4）CH₄通入溴水時，發(fā)現(xiàn)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(zhì)可能與甲烷發(fā)生了取代反應或溴單質(zhì)被甲烷氣體帶走，假如發(fā)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(zhì)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(zhì)較為穩(wěn)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(xiàn)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(xiàn)象為集氣瓶內(nèi)氣體顏色變淺，有油狀液體生成，
故答案為：集氣瓶內(nèi)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(xiàn)渾濁，說明有二氧化碳生成，根據(jù)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(fā)現(xiàn)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(zhì)可能與甲烷發(fā)生了取代反應或溴單質(zhì)被甲烷氣體帶走，假如發(fā)生取代反應，必有溴化氫產(chǎn)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(fā)生了取代反應，若溴單質(zhì)被甲烷氣體帶走，溴單質(zhì)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(zhì)可能被甲烷氣體帶走，
故答案為：溴單質(zhì)與甲烷發(fā)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(fā)生了取代反應（或溴單質(zhì)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(zhì)可能被甲烷氣體帶走）．

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