Question

【题目】达州盛产天然气，有“中国气都”之称的美誉．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，参与探究。
（1）【提出问题】：甲烷燃烧后生成哪些物质？
【查阅资料】：含碳元素的物质完全燃烧生成CO2 ， 不完全燃烧生成CO；无水CuSO4遇水变蓝。
【猜想与假设】：
猜想甲： CO2 H2O；
猜想乙： CO2 CO H2O；
猜想丙：
（2）【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：

甲、乙装置的顺序能否颠倒？（填“能“或“否”）
（3）实验中用纯净O2而不用空气的原因是 。
（4）实验中观察到甲中无水CuSO4变蓝，乙、戊中澄清石灰水变浑浊，丁中红色粉末变成黑色，由此推断 同学猜想成立。
（5）装置乙的作用是 ， 写出丁中发生的化学反应化学方程式： 。
（6）【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。
实验结束，对相关装置进行称量（忽略空气成分对实验的干扰）：甲装置增重3.6g，乙装置增重2.2g。那么燃烧甲烷的质量为 g，并写出该实验中甲烷燃烧的化学方程式 。

Answer 1

【答案】
（1）CO和H2O
（2）否
（3）空气中CO2和水蒸气影响实验测定
（4）乙
（5）检验并除去CO2；3CO＋F2O3 2Fe＋3CO2
（6）提供充足氧气；1.6；4CH4＋7O2 2CO2＋2CO＋8H2O
【解析】【猜想与假设】根据质量守恒定律可知化学反应前后元素的种类不变，反应物中是甲烷和氧气，如果不完全燃烧生成一氧化碳和水；（2）如果顺序颠倒，由于石灰水中有水，就不能证明混合气体中是否有水；（3）由于空气中含有水分和二氧化碳，用空气就无法验证混合气体中是否含有水和二氧化碳，因为到底是混合气体中的水和二氧化碳，还是空气中的水和二氧化碳，无法确定；（4）甲中无水CuSO4变蓝说明混合气体中有水，乙中石灰水变浑浊说明混合气体中含有二氧化碳，乙中石灰水有两个作用：验证二氧化碳的存在，除去二氧化碳；戊中澄清石灰水变浑浊，丁中红色粉末变成黑色说明具有还原性气体，且与氧化铁反应能生成二氧化碳，所以说明混合气体中含有一氧化碳；（5）乙中石灰水有两个作用：验证二氧化碳的存在，除去二氧化碳；丁中红色粉末变成黑色的反应物是一氧化碳和氧化铁，生成物是铁和二氧化碳，用得失氧进行配平，反应条件是高温，写在等号的上边，化学方程式为：3CO＋F2O3 2Fe＋3CO2。
【反思与交流】由于可燃物不完全燃烧能生成一氧化碳，污染环境，所以要让可燃物完全燃烧，所以需要充足的氧气；
如果将甲、乙装置顺序进行交换，则不能验证燃烧产物中的水；
3.6g水中氢元素的质量为：3.6g× ×100%=0.4g，
甲烷中氢元素的质量完全转化到水中，因此甲烷的质量为：0.4g÷（ ×100%）=1.6g，
甲烷中碳元素的质量为：1.6g-0.4g=1.2g，
2.2g二氧化碳中碳元素的质量为：2.2g× ×100%=0.6g，
甲烷燃烧同时生成了一氧化碳，一氧化碳中碳元素的质量为：1.2g-0.6g=0.6g，
则生成的一氧化碳质量为：0.6g÷（ ×100%）=1.4g，
则反应的氧气质量为：3.6g+2.2g+1.4g-1.6g=5.6g，
反应物甲烷、氧气和生成物二氧化碳、一氧化碳、水的分子个数比为： =4：7：2：2：8。
甲烷燃烧的化学方程式为：4CH4+7O2 2CO2+2CO+8H2O。
所以答案是：CO和H2O；否；空气中CO2和水蒸气影响实验测定；乙；检验并除去CO2；3CO＋F2O3 2Fe＋3CO2；提供充足氧气；1.6；4CH4＋7O2 2CO2＋2CO＋8H2O。
【考点精析】本题主要考查了化石燃料及其综合利用的相关知识点，需要掌握三大化石燃料: 煤、石油、天然气（混合物、均为不可再生能源）才能正确解答此题．