Question

19．人们使用天然气（主要成分为甲烷CH₄）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．某兴趣小组在实验室利用下列实验装置，在老师指导下制取氧气和甲烷，并检验甲烷燃烧后的气体产物．
（1）写出图中仪器的名称：a锥形瓶b分液漏斗
（2）小王用无水醋酸钠（化学式为CH₃COONa）和碱石灰固体混合加热制取甲烷，发生装置应选择上图中A（填字母），写出无水醋酸钠与碱石灰中的氢氧化钠反应生成甲烷和碳酸钠（Na₂CO₃）的化学方程式CH₃COONa+NaOH$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CH₄↑+Na₂CO₃．
（3）小李用一定溶质质量分数的过氧化氢溶液和二氧化锰固体制取并收集一瓶的氧气，请从上面选择装置图，正确的组装顺序为CD．（填字母）

（4）下面是小张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）（温馨提示：无水硫酸铜吸水后变蓝，常用于吸收水和验证水的存在；氢氧化钠溶液吸收二氧化碳气体；浓硫酸具有干燥气体作用；丁装置中酒精灯的网罩起集中火焰升高温度的作用．）请回答：
①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Fe2O3+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO2

②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\;}}{\;}$8H₂O+2CO₂+2CO．
③戊后气球的作用是收集尾气中的CO，防止污染环境．

Answer 1

分析 制取装置包括加热和不需加热两种，如果用双氧水和二氧化锰制氧气就不需要加热，如果用高锰酸钾或氯酸钾制氧气就需要加热．氧气的密度比空气的密度大，不易溶于水，因此能用向上排空气法和排水法收集；氧气可以用浓硫酸干燥，收集干燥的氧气必须用向上排空气法收集，不能用排水法．用无水醋酸钠（化学式为CH₃COONa）和碱石灰固体混合加热制取甲烷，因此需要加热；醋酸钠与氢氧化钠反应生成甲烷和碳酸钠．由题目的信息可知：无水硫酸铜吸水后变蓝，常用于吸收水和验证水的存在，因此甲装置是检验水的，乙装置质量增加说明有二氧化碳生成，如果将甲、乙装置顺序进行交换，则不能验证燃烧产物中有水生成，因为氢氧化钠溶液中有水；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，说明生成了铁和二氧化碳，即一氧化碳和氧化铁在高温的条件下生成铁和二氧化碳，配平即可；根据甲装置增重求出氢元素的质量，求出甲烷的质量，再求出甲烷中的碳元素的质量，结合乙装置增重进而求出一氧化碳的质量，最后根据生成的二氧化碳和一氧化碳的个数比运用观察法进行配平；据此解答．

解答 解：（1）仪器a是锥形瓶；b是分液漏斗；答案：锥形瓶；分液漏斗；
（2）用无水醋酸钠（化学式为CH₃COONa）和碱石灰固体混合加热制取甲烷，因此需要加热；醋酸钠与氢氧化钠反应生成甲烷和碳酸钠；故答案为：A；
CH₃COONa+NaOH$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CH₄↑+Na₂CO₃；
（3）如果用双氧水和二氧化锰制氧气就不需要加热，氧气的密度比空气的密度大，不易溶于水，因此能用向上排空气法和排水法收集；故答案为：CD；
（4）由题目的信息可知：无水硫酸铜吸水后变蓝，常用于吸收水和验证水的存在，因此甲装置是检验水的，乙装置质量增加说明有二氧化碳生成，如果将甲、乙装置顺序进行交换，则不能验证燃烧产物中有水生成，因为氢氧化钠溶液中有水；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，说明生成了铁和二氧化碳，即一氧化碳和氧化铁在高温的条件下生成铁和二氧化碳，配平即可；甲装置增重3.6g，即生成水3.6g，水中氢元素的质量=3.6g×$\frac{2}{18}$=0.4g，根据质量守恒定律，甲烷中的氢元素也是0.4g，因此甲烷的质量=0.4g÷$\frac{4}{16}$=1.6g，则甲烷中碳元素的质量=1.6g×$\frac{12}{16}$=1.2g，乙装置增重的2.2g是生成的CO₂的质量，CO₂的中碳元素的质量=2.2g×$\frac{12}{44}$=0.6g，因此一氧化碳中碳元素的质量=1.2g-0.6g=0.6g，则一氧化碳的质量=$\frac{\frac{0.6g}{12}}{28}$=1.4g，则生成的二氧化碳和一氧化碳的个数比=$\frac{2.2}{44}：\frac{1.4g}{28}$=1：1，根据此结果进行配平即可．戊后气球的作用是收集尾气中的CO，防止污染环境；

故答案为：①红色变成黑色；Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；②1.6；4CH₄+7O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2CO₂+2CO+8H₂O；③收集尾气中的CO，防止污染环境；

点评 本考点主要考查了气体的制取装置和收集装置的选择、气体的干燥，同时也考查了化学方程式的书写和有关的计算等，综合性比较强．气体的制取装置的选择与反应物的状态和反应的条件有关；气体的收集装置的选择与气体的密度和溶解性有关．本考点是中考的重要考点之一，主要出现在实验题中．