题目内容

【题目】达州盛产天然气,有“中国气都”之称的美誉.天然气的主要成分是甲烷(CH4),我校化学兴趣小组的同学对甲烷燃烧的产物产生了兴趣,参与探究。

【提出问题】:甲烷燃烧后生成哪些物质?

【查阅资料】:含碳元素的物质完全燃烧生成CO2,不完全燃烧生成CO;无水CuSO4遇水变蓝。

【猜想与假设】:

猜想甲: CO2 H2O;

猜想乙: CO2 CO H2O;

猜想丙: ______________

【实验探究】:为了验证上述猜想与假设,将甲烷在一定量的O2中燃烧的产物依次通过如图所示装置:

(1)甲、乙装置的顺序能否颠倒?_______(填“能“或“否”)

(2)实验中用纯净O2而不用空气的原因是 _____________________

(3)实验中观察到甲中无水CuSO4变蓝,乙、戊中澄清石灰水变浑浊,丁中红色粉末变成黑色,由此推断_______ 同学猜想成立。

(4)装置乙的作用是___________________________,写出丁中发生的化学反应化学方程式:________________________

【反思与交流】:为避免有毒的CO污染环境,所以含碳元素的物质燃烧必须满足的条件是__________________________

实验结束,对相关装置进行称量(忽略空气成分对实验的干扰):甲装置增重3.6g,乙装置增重2.2g。那么燃烧甲烷的质量为 _____ g,并写出该实验中甲烷燃烧的化学方程式 __________________________________________

【答案】 CO和H2O 空气中CO2和水蒸气影响实验测定 检验并除去CO2 3CO+F2O32Fe+3CO2 提供充足氧气 1.6 4CH4+7O22CO2+2CO+8H2O

【解析】【猜想与假设】根据质量守恒定律可知化学反应前后元素的种类不变,反应物中是甲烷和氧气,如果不完全燃烧生成一氧化碳和水;

(1)如果顺序颠倒,由于石灰水中有水,就不能证明混合气体中是否有水;

(2)由于空气中含有水分和二氧化碳,用空气就无法验证混合气体中是否含有水和二氧化碳,因为到底是混合气体中的水和二氧化碳,还是空气中的水和二氧化碳,无法确定;

(3)甲中无水CuSO4变蓝说明混合气体中有水,乙中石灰水变浑浊说明混合气体中含有二氧化碳,乙中石灰水有两个作用:验证二氧化碳的存在,除去二氧化碳;戊中澄清石灰水变浑浊,丁中红色粉末变成黑色说明具有还原性气体,且与氧化铁反应能生成二氧化碳,所以说明混合气体中含有一氧化碳;

(4)乙中石灰水有两个作用:验证二氧化碳的存在,除去二氧化碳;丁中红色粉末变成黑色的反应物是一氧化碳和氧化铁,生成物是铁和二氧化碳,用得失氧进行配平,反应条件是高温,写在等号的上边,化学方程式为:3CO+F2O32Fe+3CO2

【反思与交流】由于可燃物不完全燃烧能生成一氧化碳,污染环境,所以要让可燃物完全燃烧,所以需要充足的氧气

如果将甲、乙装置顺序进行交换,则不能验证燃烧产物中的水;

3.6g水中氢元素的质量为:3.6g××100%=0.4g,

甲烷中氢元素的质量完全转化到水中,因此甲烷的质量为:0.4g÷(×100%)=1.6g,

甲烷中碳元素的质量为:1.6g-0.4g=1.2g,

2.2g二氧化碳中碳元素的质量为:2.2g××100%=0.6g,

甲烷燃烧同时生成了一氧化碳,一氧化碳中碳元素的质量为:1.2g-0.6g=0.6g,

则生成的一氧化碳质量为:0.6g÷(×100%)=1.4g,

则反应的氧气质量为:3.6g+2.2g+1.4g-1.6g=5.6g,

反应物甲烷、氧气和生成物二氧化碳、一氧化碳、水的分子个数比为: =4:7:2:2:8,

甲烷燃烧的化学方程式为:4CH4+7O22CO2+2CO+8H2O。

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