Question

17．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，请你参与．
【提出问题】：甲烷燃烧后生成哪些物质？
【查阅资料】：（1）含碳元素的物质完全燃烧生成CO₂，不完全燃烧生成CO；（2）无水CuSO₄遇水变蓝；（3）B、D中的石灰水都是足量的．
【猜想与假设】：甲　CO₂　H₂O；          乙　CO　H₂O；
                            丙　NH₃ CO₂　H₂O；    丁　CO₂ CO　H₂O．
你认为丙同学的猜想是错误的，理由是反应物中不含有氮元素，生成物中不可能含有氨气．
【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）A、B装置的顺序能否颠倒？（填“能“或“否”）否．
（2）实验中用纯净O₂而不用空气的原因是空气中含有CO₂和H₂O．
（3）实验中观察到A中无水CuSO₄变蓝，B、D中澄清石灰水变浑浊，C中红色粉末变成黑色，由此推断丁同学猜想成立．
（4）请写出B中澄清石灰水变浑浊、C中红色粉末变成黑色的化学方程式：Ca（OH）₂+CO₂═CaCO₃↓+H₂O、Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
【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氧气充足．

Answer 1

分析 因为甲烷和氧气中都不含有氮元素，所以根据化学反应前后元素的种类不变可知丙的猜想是错误的；
石灰水中有水，气体经过石灰水会带出一部分水蒸气，对甲烷燃烧的产物的鉴别会造成影响，所以装置AB不能颠倒；
因为空气中含有CO₂和H₂O会干扰甲烷燃烧产物的鉴别，所以实验使用纯氧气而不使用空气；
实验中观察到A中无水CuSO₄变蓝，说明甲烷燃烧的产物中有水，B中澄清石灰水变浑浊，说明原混合气体中含有二氧化碳，D中澄清石灰水变浑浊，C中红色粉末变成黑色，说明原混合气体中含有一氧化碳，故丁同学的猜想成立；根据化学方程式的书写方法写出反应的化学方程式；
一氧化碳是由可燃物不完全燃烧引起的，所以当加入充足的氧气，使燃料完全燃烧就不会产生一氧化碳了．

解答 解：猜想与假设：
丙同学的猜想是错误的，因为反应物中不含有氮元素，生成物中不可能含有氨气．
故填：丙；反应物中不含有氮元素，生成物中不可能含有氨气．
实验探究：
（1）因为石灰水中有水，气体经过石灰水会带出一部分水蒸气，对甲烷燃烧的产物的鉴别会造成影响，所以装置AB不能颠倒．
故填：否．
（2）实验中用纯净O₂而不用空气的原因是空气中含有CO₂和H₂O，会影响对产物的检验．
故填：空气中含有CO₂和H₂O．
（3）实验中观察到A中无水CuSO₄变蓝，说明甲烷燃烧的产物中有水，B中澄清石灰水变浑浊，说明原混合气体中含有二氧化碳，D中澄清石灰水变浑浊，C中红色粉末变成黑色，说明原混合气体中含有一氧化碳，由此推断丁同学猜想成立．
故填：丁．
（4）二氧化碳能与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水；氧化铁能与一氧化碳高温反应生成铁和二氧化碳．
故填：Ca（OH）₂+CO₂═CaCO₃↓+H₂O；Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
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氧气充足．
故填：氧气充足．

点评 实验现象是物质之间相互作用的外在表现，因此要学会设计实验、观察实验、分析实验，为揭示物质之间相互作用的实质奠定基础．