Question

18．实验室常用下列装置来制取、收集气体．请阅读资料卡，回答有关问题．

资料：
1、第八届国际天然气水合物大会于2014年7月29日在北京召开．据中国地质调查局相关负责人透露，我国计划于2015年开始着手开发“可燃冰”（如图2）．“可燃冰”主要成分是甲烷水合物，主要分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中，1立方米的“可燃冰”可在常温下释放164立方米的甲烷和0.8立方米的淡水，被认为是一种潜力较大的能源之一．．
2、通常情况下，甲烷是没有颜色，没有气味的气体，比空气轻，极难溶于水．很容易燃烧．甲烷的实验室制法是：用无水醋酸钠和碱石灰两种固态药品，经研磨均匀混合后装入试管中，加热产生甲烷气体．
（1）仪器a、b的名称是锥形瓶、集气瓶．
（2）实验室制取和收集甲烷的装置组合是AC（或AD）；将反应物装入试管前，应先检查装置的气密性．简述用排水集气法收集一瓶甲烷气体的操作方法当气泡连续均匀地放出时，把导管伸入盛满水的集气瓶中，导管口有大气泡冒出时，将导管从瓶口移开，在水下用玻璃片盖住瓶口，把集气瓶移出水槽，倒放在桌上；点燃甲烷前一定要先检验甲烷的纯度．
（3）通过对实验室制取气体的学习，你认为实验室制取气体的反应，共同点是cd（填序号）．
a．需要加热    b．需要催化剂c．反应物中没有气体参加    d．反应物中必须含有要制取物质的元素
（4）根据物质的组成对甲烷分类，它属于有机物 ，具有的物理性质是无色无味的气体，比空气轻，极难溶于水．
甲烷除用作燃料外，还是一种很重要的化工原料，在催化剂的作用下，可以将CO_x和CH₄的混合气体直接转化为醋酸（CH₃COOH）．若该反应的原子利用率为100%（反应物中的原子全部转化为目标产物中的原子），则CO_x中的x为2，该反应类型是化合反应．
（5）可燃冰的开采和利用，能缓解人类面临的能源危机．但开采、利用可燃冰的过程中，还存在着开采技术以及开采过程中可能引发的温室效应、海底滑坡及破坏海洋生态平衡等诸多问题．从科学探究的角度，你认为开采、利用“可燃冰”还应进一步做好气体的有效收集．

Answer 1

分析 （1）根据实验室常用仪器的名称和题中所指仪器的作用进行分析；
（2）根据实验室制取甲烷的反应物是固体，反应条件是加热，甲烷的密度比空气小，难溶于水，制取气体之前需要检验装置的气密性，用排水法收集气体，需要先将集气瓶装满水，再进行收集，点燃可燃性气体之前需要检验气体的纯度等知识进行分析；
（3）根据制取气体的反应原理以及各种气体的性质进行分析；
（4）根据物质的分类，以及甲烷的物理性质，质量守恒定律进行分析；
（5）根据开采过程中可能引发的温室效应、海底滑坡及破坏海洋生态平衡等诸多问题进行分析．

解答 解：（1）通过分析题中所指仪器的作用可知，a是锥形瓶，b是集气瓶；
（2）实验室制取甲烷的反应物是固体，反应条件是加热，甲烷的密度比空气小，难溶于水，所以可用向下排空气法或排水法收集，则实验室制取和收集甲烷的装置组合是AC或AD，制取气体之前需要检验装置的气密性，防止装置漏气；
用排水法收集一瓶甲烷气体的操作方法是：当气泡连续均匀地放出时，把导管伸入盛满水的集气瓶中，集气瓶口有大气泡冒出时说明收集满了，将导管从瓶口移开，在水下用玻璃片盖住瓶口，把集气瓶移出水槽，倒放在桌上；点燃甲烷前一定要先检验甲烷的纯度，防止气体不纯点燃引起爆炸；
（3）通过分析制取气体的反应原理以及各种气体的性质可知，实验室制取气体的反应，不一定需要加热，如：大理石和稀盐酸常温制取二氧化碳，且该反应也不需要催化剂，但反应物中均没有气体参加，且反应物中必须含有要制取物质的元素，共同点是cd；
（4）甲烷中含有碳元素，属于有机物，具有的物理性质是无色无味的气体，比空气轻，极难溶于水；
在催化剂的作用下，可以将CO_x和CH₄的混合气体直接转化为醋酸（CH₃COOH）．若该反应的原子利用率为100%，据反应前后原子的种类和数目不变，则CO_x中的x为2，该反应满足化合反应多变一的特点，所以属于化合反应；
（5）通过分析可知，从科学探究的角度，开采、利用“可燃冰”还应进一步做好：气体的有效收集，防止其泄露引起的一系列后果；
故答案为：（1）锥形瓶；集气瓶；
（2）AC（或AD）；气密性；当气泡连续均匀地放出时，把导管伸入盛满水的集气瓶中，导管口有大气泡冒出时，将导管从瓶口移开，在水下用玻璃片盖住瓶口，把集气瓶移出水槽，倒放在桌上；纯度；
（3）cd；
（4）有机物；无色无味的气体，比空气轻，极难溶于水；2；化合反应；
（5）气体的有效收集．

点评 本题主要考查常见气体的发生装置与收集装置的探究，发生装置依据反应物的状态和反应条件选择，收集装置依据气体的密度和溶解性选择，以及物质的性质、反应类型、质量守恒定律等知识，掌握相关知识，即可正确解答．