Question

【题目】甲烷(CH4)气体难溶于水，不与浓硫酸、硫酸铜、碱石灰(氢氧化钠和氧化钙的固体混合物)、澄清石灰水等起反应．甲烷具有还原性，在加热条件下与氧化铜发生反应，生成铜、水和二氧化碳．某化学小组为验证甲烷的组成，设计了如图所示实验．该实验装置气密性良好，实验中所用试剂均足量．

已知装置B、C、D、E中分别盛有浓硫酸、白色无水CuSO4固体、碱石灰、澄清石灰水，而且已知白色无水CuSO4固体遇水会变蓝色．

(1)实验步骤：

I．通入甲烷气体．

II．点燃酒精灯加热，反应一段时间后，停止加热．

III．继续通甲烷至玻璃管冷却．

(2)有关现象：

①A中黑色固体变红色；②中C中未见变蓝色；③E中未见出现浑浊．

(3)有关数据：

	A中玻璃管及物质总质量/g	B装置及物质总质量/g	D装置及物质总质量/g
反应前	108.0	212.0	131.0
反应后	106.4	212.9	132.1

请回答下列问题：

(1)实验室若用无水醋酸钠固体和碱石灰混合加热制取甲烷，则发生装置类型与____相同．

A 用石灰石与稀盐酸制二氧化碳 B 用过氧化氢制氧气 C 用高锰酸钾制氧气

(2)甲烷还原氧化铜的化学方程式为_____．

(3)实验过程中通入甲烷的作用各不相同．步骤I是___；步骤II是还原氧化铜；步骤III是___．

(4)请根据该实验数据列计算式，证明甲烷中不含氧元素．相关计算式为_____．

Answer 1

【答案】C CH4+4CuO4Cu+2H2O+CO2 排尽除去装置中的空气 将生成的气体全部排出，减小实验误差 108.0g-106.4g=(212.9g-212.0g)××100%+(131.1g-131.0g)××100%=1.6g

【解析】

(1)实验室若用无水醋酸钠固体和碱石灰混合加热制取甲烷，属于加热固体制取气体，发生装置类型与用高锰酸钾制氧气相同。

(2)由题意可知，甲烷具有还原性，在加热条件下与氧化铜发生反应，生成铜、水和二氧化碳，反应的化学方程式是：CH4+4CuO4Cu+2H2O+CO2。

(3)实验过程中通入甲烷的作用各不相同．由于甲烷是可燃性的气体与空气的混合气体在点燃时易发生爆炸，所以步骤I通入甲烷的作用是排尽除去装置中的空气； 由于反应完后的装置中有残留的二氧化碳、水蒸气，所以步骤II中通入甲烷的作用是将生成的气体全部排出，减小实验误差。

(4)由A中玻璃管及物质总质量可知，减少的质量就是氧元素的质量为：108.0g-106.4g=1.6g，生成的二氧化碳和水中氧元素的质量为：(212.9g-212.0g)××100%+(131.1g-131.0g)××100%=1.6g，所以甲烷中不含有氧元素。