Question

下面是某课外活动小组在实验室模拟沼气池发酵制取沼气，收集较纯净的甲烷并测定产生甲烷体积的实验．如图，甲瓶是产生沼气的发酵瓶，将堆沤过的牛、马粪按比例均匀拌人沼气菌种，放进发酵瓶甲内并加满水；乙瓶中充满水；丙瓶内盛有X溶液；丁为量筒．

（1）按实验要求，将四个装置a～f各个导管口连接起来，其正确的顺序是a→

 

→

 

→

 

→

 

→

 

（填接口序号）．
（2）丙瓶内盛有的X溶液为

 

（填序号）．
A．浓氨水    B．NaOH溶液   C．CuSO₄溶液     D．盐酸
（3）若要验证CH₄中含有H₂S气体，要在甲装置后增加一个洗气瓶装置，该装置中的试剂可能是

 

（填序号）．
A．浓氨水   B．NaOH溶液    C．CuSO₄溶液      D．盐酸
（4）若取1molCH₄作与Cl₂ 反应的实验，待甲烷充分反应后测得四种有机取代物的物质的量相等，则消耗的Cl₂ 为

 

mol．

Answer 1

考点：常见气体制备原理及装置选择,甲烷的化学性质,气体的收集

专题：

分析：（1）从题目所给实验装置可知，甲装置产生甲烷，甲烷中混有CO₂、H₂S等酸性杂质气体，可用碱液除杂，然后排水、量水，利用量筒中水的体积计算甲烷的体积；
（2）丙瓶内盛有的X溶液为碱性溶液，浓氨水易挥发出氨气，因此该溶液为NaOH溶液；
（3）要验证CH₄中含有H₂S气体，选取的试剂与甲烷不反应，但能和H₂S反应，并有明显的现象；
（4）根据四种取代物的物质的量相等结合碳原子守恒计算取代物的物质的量，再根据被取代的氢原子和氯气分子之间的关系式计算消耗氯气的物质的量．

解答： 解：（1）从题目所给实验装置可知，甲装置产生甲烷，甲烷中混有CO₂、H₂S等酸性杂质气体，可用碱液除杂（长进短出），然后用装置乙排水（短进长出）、量水，利用量筒中水的体积计算甲烷的体积，因此按实验要求，将四个装置a～f各个导管口连接起来，其正确的顺序是a→d→e→c→b→f，
故答案为：d；e；c；b；f；
（2）丙瓶内盛有的X溶液为碱性溶液，浓氨水易挥发出氨气，因此该溶液为NaOH溶液，故选B；
（3）要验证CH₄中含有H₂S气体，选取的试剂与甲烷不反应，但能和H₂S反应，并有明显的现象，浓氨水和NaOH溶液能和H₂S反应，但没有明显现象，盐酸和H₂S不反应，CuSO₄溶液和H₂S反应生成CuS沉淀，故选C；
（4）1mol甲烷完全与氯气发生取代反应，若生成相同物质的量的四种取代物，所以每种取代物的物质的量是0.25mol，甲烷和氯气的取代反应中，被取代的氢原子的物质的量与氯气的物质的量相等，所以生成0.25mol一氯甲烷需要氯气0.25mol氯气，生成0.25mol二氯甲烷需要氯气0.5mol，生成0.25mol三氯甲烷需要氯气0.75mol氯气，生成0.25mol四氯化碳需要氯气1mol，所以总共消耗氯气的物质的量=0.25mol+0.5mol+0.75mol+1mol=2.5mol，
故答案为：2.5．

点评：本题考查了甲烷的实验室制取原理和应用，为高频考点，难度中等，掌握实验流程和原理是解题的关键，注意综合分析能力和计算能力的培养．