Question

10．当前，世界已经迈向了“低碳”时代，选择“低碳”既是一种生活方式也是一种生存责任．公交系统推广使用节能减排的双燃料公交车，这种公交车以天然气为主要燃料．下图为天然气的主要成分甲烷完全燃烧的化学反应的微观示意图．

请根据示意图回答下列问题：
（1）用微粒观点分析，上述反应前后原子种类和数目一定不变．
（2）写出上述反应的化学方程式：CH₄+2O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$CO₂+2H₂O．
（3）甲烷在一定量的氧气中燃烧，测得反应前后各物质的质量如下表所示：

物质	甲烷	氧气	水	二氧化碳	X
反应前质量/g	3.2	11.2	0	0	0
反应后质量/g	0	0	7.2	4.4	a

则a的值为2.8，根据表格中数据，请完成相关的化学方程式4CH₄+7O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2CO₂+2CO+8H₂O．

Answer 1

分析 根据反应的结构示意图和模型表示的原子种类，可判断A为CH₄，B为O₂，C为CO₂，D为H₂O，反应的化学方程式为 CH₄+2O₂ $\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$CO₂+2H₂O．据此分析有关的问题．根据质量守恒定律，化学反应前后物质的总质量相等．可计算X的质量．

解答 解：（1）该反应中分子的种类发生了改变，原子的种类没有发生了改变．故填：原子种类和数目；
（2）由反应的结构示意图和模型表示的原子种类，可判断A为CH₄，B为O₂，C为CO₂，D为H₂O，反应的化学方程式为 CH₄+2O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$CO₂+2H₂O．故填：CH₄+2O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$CO₂+2H₂O；
（3）参加反应的甲烷和氧气的质量为3.2g+11.2g=14.4g，生成物的质量为7.2g+4.4g+a=14.4g，故a=2.8g；故填：2.8；
3.2g甲烷中氢元素的质量为：3.2g×$\frac{1×4}{1×4+12}$×100%=0.8g，则碳元素的质量为：3.2g-0.8g=2.4g；7.2g水中氢元素的质量为：7.2g×$\frac{1×2}{1×2+16}$×100%=0.8g，故X中不含有氢元素，4.4g二氧化碳中碳元素的质量为：4.4g×$\frac{12}{12+16×2}$×100%=1.2g；故X中应含有2.4g-1.2g=1.2g碳元素，又因为X的质量为2.8g，故X中应含有1.6g氧元素，X中碳氢两种元素的质量比为1.2g：1.6g=3：4．即CO．
则甲烷燃烧生成水、二氧化碳和一氧化碳，方程式为：4CH₄+7O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2CO₂+2CO+8H₂O．
故填：2CO₂+2CO+8H₂O．

点评 本题是运用化学中的基本思想质量守恒思想，通过归纳不同物质或不同变化过程中相同点和不同点有效地寻找出它们之间的内在联系以及融合点和嫁接点，从而培养了学生的创新思维能力．