题目内容

【题目】甲烷(CH4)与CO的性质有诸多相似处:难溶于水、具有可燃性等。下图A装置烧瓶内储存的气体可能是CO、CO2、CH4中的一种或几种,为确定烧瓶内气体的成分,同学进行如下实验:

资料:CH4与CuO在加热条件下反应,生成一种金属单质、二氧化碳和水:NaOH溶液能与CO2反应:

Ⅰ.装置B的玻璃管中盛入足量的CuO固体;

Ⅱ.将3.0g足量的NaOH浓溶液通过分液漏斗滴入烧瓶中,充分反应;

Ⅲ.按A→C→B→C→…的顺序连接成装置图乙,打开K1,从K1处通入氮气,再打开K2,加热B装置中足量的CuO固体,充分反应(反应前装置内空气已排尽);

Ⅳ.反应结束后,测得烧瓶中物质的质量为3.1g,B装置中固体的质量减少了0.48g,第二个C装置的质量增加了0.18g

(1)写出CH4与CuO反应的化学方程式_______________;其中CH4具有的性质为______;

(2)步骤中通入氮气的作用是_______________;玻璃管中的现象是____________;

(3)两个装置C中试剂应相同,第一个装置C中试剂的作用是___________;

(4)通过数据分析,烧瓶中气体的成分是________,质量比为_____。

【答案】 还原性 将烧瓶中的气体排出 固体由黑色变为红色 吸收除去水蒸气 CO、CO2、CH4 14:5:4

【解析】

(1)CH4与CuO在加热条件下反应,生成一种金属单质、二氧化碳和水,根据质量守恒定律可知反应前后元素的种类不变,所以金属为铜,故反应方程式为;在该反应中,甲烷得到氧,属于还原剂,具有还原性;
(2)可燃性气体与空气的混合物受热或点燃有可能发生爆炸,步骤中通入氮气的作用是排除装置中原有的空气,防止加热时发生爆炸;氧化铜是黑色固体,铜是紫红色金属,玻璃管中的现象是固体由黑色变为红色;

(3)两个装置C中试剂应相同,应该是浓硫酸,第一个装置C中试剂的作用是吸收水蒸气;
(4)将3.0g足量的NaOH浓溶液通过分液漏斗滴入烧瓶中,充分反应,测得烧瓶中溶液的质量为3.1g,说明气体中含有二氧化碳,并且二氧化碳的质量为:3.1g-3.0g=0.1g;
第二个C装置的质量增加了0.18g,说明甲烷和氧化铜反应生成了0.18g的水,
设反应的氧化铜质量为x,甲烷的质量为y

x=1.6g

y=0.08g
1.6g氧化铜中氧元素质量为:1.6g× =0.32g,
B装置中固体的质量减少了0.48g,说明氧化铜中氧元素质量减少了0.48g,进一步说明氧化铜和一氧化碳发生了反应,并且和一氧化碳反应的氧元素质量为:0.48g-0.32g=0.16g,一氧化碳中氧元素的质量也是0.16g,一氧化碳的质量为:0.16g÷=0.28g,
因此烧瓶中气体的成分是CO、CO2、CH4。且三种物质的质量比为:0.28g:0.1g:0.08g=14:5:4;故填:吸收水蒸气;CO、CO2、CH4;14:5:4。

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