Question

11．人们使用天然气（主要成分为甲烷）过程中要注意通风，如果氧气不足会产生一氧化碳，使人中毒．下面是某兴趣小组对甲烷在氧气中燃烧后的气体产物进行验证的实验．（假定每步均完全反应）

请回答：
（1）甲、乙装置顺序不能交换的原因是如果将甲、乙装置顺序进行交换，则不能验证燃烧产物中的水．
（2）完成实验报告：

实验操作	实验现象	实验结论
将燃烧后的气体产物 进行验证	甲中的白色固体变蓝	燃烧产物中有H2O
	乙装置质量增加	燃烧产物中有CO2
	丁中玻璃管内固体颜色变化是 红色变成黑色、 戊中澄清石灰水变浑浊	燃烧产物中有CO 写出丁中玻璃管内反应的化学方程式 3CO+Fe2O3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO2

（3）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1.6g，并写出该实验中甲烷燃烧的化学方程式4CH₄+7O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2CO₂+2CO+8H₂O．

Answer 1

分析 （1）根据实验现象可以判断反应产物进行分析；
（2）高温条件下，氧化铁和一氧化碳反应生成铁和二氧化碳；根据反应物、生成物、反应条件及其质量守恒定律可以书写反应的化学方程式；
（3）甲装置增重3.6g，说明反应生成了3.6g水，乙装置增重2.2g，说明反应生成了2.2g二氧化碳，根据水的质量可以计算甲烷的质量，进一步可以书写甲烷燃烧的化学方程式．

解答 解：（1）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；
（2）丁中玻璃管内固体颜色变化是由红变黑；高温条件下，氧化铁和一氧化碳反应生成铁和二氧化碳，其反应的化学方程式为：3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
（3）甲装置增重3.6g，说明反应生成了3.6g水，乙装置增重2.2g，说明反应生成了2.2g二氧化碳，根据水的质量可以计算甲烷的质量，进一步可以书写甲烷燃烧的化学方程式．
3.6g水中氢元素的质量为：3.6g×$\frac{2}{18}$×100%=0.4g，
甲烷中氢元素的质量完全转化到水中，因此甲烷的质量为：0.4g÷（$\frac{4}{16}$×100%）=1.6g，
甲烷中碳元素的质量为：1.6g-0.4g=1.2g，
2.2g二氧化碳中碳元素的质量为：2.2g×$\frac{12}{44}$×100%=0.6g，
甲烷燃烧同时生成了一氧化碳，一氧化碳中碳元素的质量为：1.2g-0.6g=0.6g，
则生成的一氧化碳质量为：0.6g÷（$\frac{12}{28}$×100%）=1.4g，
则反应的氧气质量为：3.6g+2.2g+1.4g-1.6g=5.6g，
反应物甲烷、氧气和生成物二氧化碳、一氧化碳、水的分子个数比为：$\frac{1.6g}{16}$：$\frac{5.6g}{32}$：$\frac{2.2g}{44}$：$\frac{1.4g}{28}$：$\frac{3.6g}{18}$=4：7：2：2：8，
甲烷燃烧的化学方程式为：4CH₄+7O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2CO₂+2CO+8H₂O．
故答案为：（1）如果将甲、乙装置顺序进行交换，则不能验证燃烧产物中的水；
（2）红色变成黑色； 3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
（3）1.6g； 4CH₄+7O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2CO₂+2CO+8H₂O．

点评 本题考查实验探究及有关计算，难度较大，要细心分析．