Question

甲烷是重要温室气体之一．某课外活动小组设计实验探究甲烷的性质：
探究（一）甲烷能否被氧化铜氧化．他们设计如下实验：
（1）请你提出猜想：
猜想1：氧化铜在加热条件下能氧化甲烷；
猜想2：

 

；…
（2）按如图1所示装置实验：

①下列操作顺序正确的是

 

．
A．先通入甲烷，过一会儿，加热氧化铜
B．先加热氧化铜，过一会儿，通入甲烷
C．先通入甲烷或先加热氧化铜
②若猜想1正确，则实验现象是

 

．
③从环保角度考虑，本实验存在不足之处，请你提出改进建议：

 

．
④若甲烷能被氧化铜氧化，其氧化产物可能是

 

．
⑤写出A装置中发生反应的化学方程式：

 

．（任写一个）
探究（二）为探究甲烷与二氧化碳哪一种气体产生的温室效应更强，设计如图2实验：甲、乙装置相同，广口瓶是透明玻璃瓶．光照前分别充满气体，U形管里装相同的红墨水，左右两边液面相平．用相同强度的光照射甲、乙玻璃瓶，且照射时间相同．
（1）本实验设计原理是

 

．
（2）照射相同时间，甲、乙装置可能产生的共同现象是

 

．
（3）几天后，如何根据甲、乙两装置中U型管的液面差判断甲烷与二氧化碳温室效应的强弱？

 

．

Answer 1

考点：性质实验方案的设计

专题：

分析：探究（一）（1）根据对立的两个方向进行试验预测；
（2）①为了防止空气将生成的铜氧化，可以将空气排净，先通入甲烷，再点燃酒精灯；
②甲烷能被氧化铜氧化，产物是金属铜，还可以出现水，根据固体氧化铜的颜色变化以及无水硫酸铜的颜色变化来确定；
③甲烷还原氧化铜的产物会出现有毒物质CO，要进行尾气处理，据此回答；
④元素化合价升高的产物是氧化产物，若甲烷能被氧化铜氧化，碳元素的化合价升高，据此确定其氧化产物；
⑤根据实验现象，结合装置的目的，得到甲烷还原氧化铜，得到的是金属铜，碳的氧化物（或是碳单质）以及水，据此书写方程式；
探究（二）（1）温室气体能减弱光的反射和散射，使气温上升，气体的压强发生改变，根据U形管内液柱相对高低判断甲烷和二氧化碳产生温室效应的强弱；
（2）根据气体的温室效应强，温度高，压强大，根据液面下降情况来回答；
（3）根据气体的温室效应强，温度高，压强大，U形管中液面高度差大来回答．

解答： 解：探究（一）（1）根据对立的两个方向进行试验预测：氧化铜在加热条件下能氧化甲烷、氧化铜在加热条件下不能氧化甲烷，故答案为：氧化铜在加热条件下不能氧化甲烷；
（2）①为了防止空气将生成的铜氧化，可以将空气排净，实验时，先通入甲烷，再点燃酒精灯，故答案为：A；
②甲烷能被氧化铜氧化，则产物是金属铜，黑色固体变为红色，还可以出现水，无水硫酸铜白色固体变蓝色，故答案为：硬质试管里黑色粉末变为红色粉末，B装置中白色粉末变为蓝色；③甲烷还原氧化铜的产物会出现有毒物质CO，要进行尾气处理，据此回答；
④元素化合价升高的产物是氧化产物，若甲烷能被氧化铜氧化，碳元素的化合价升高，氧化产物可以是C、CO、CO₂中的至少一种，故答案为：C、CO、CO₂；
⑤根据实验现象，结合装置的目的，得到甲烷还原氧化铜，得到的是金属铜，碳的氧化物（或是碳单质）以及水，方程式为：3CuO+CH₄

△   .

3Cu+CO+2H₂O或2CuO+CH₄

△   .

2Cu+C+2H₂O或4CuO+CH₄

△   .

4Cu+CO₂+2H₂O，故答案为：3CuO+CH₄

△   .

3Cu+CO+2H₂O（2CuO+CH₄

△   .

2Cu+C+2H₂O、4CuO+CH₄

△   .

4Cu+CO₂+2H₂O）；
探究（二）（1）温室气体能减弱光的反射和散射，使气温上升．如图所示的两锥形瓶相同，在相同条件下收集气体体积相同，经过相同条件下阳光照射（或人工提供强光照射）时间相同，根据U形管内液柱相对高低判断甲烷和二氧化碳产生温室效应的强弱；
故答案为：光照产生温室效应，瓶内气体温度升高，瓶内气体压强增大，将U形管离液柱向右推，根据U形管里左右液柱高度差判断温室效应的强弱；
（2）根据①的原理分析，甲烷和二氧化碳都会产生温室效应，U形管里液柱右高左低，故答案为：U形管里液柱右高左低；
（3）根据①的原理分析，若a与b液面高度差大于c与d液面高度差，则甲烷产生温室效应比二氧化碳的弱，反之，则强．
故答案为：若a与b液面高度差大于c与d液面高度差，则甲烷产生温室效应比二氧化碳的弱．

点评：本题考查了常见气体的性质以及实验方案的设计知识，完成此题，可以依据已有的知识结合题干提供的信息进行，注意知识的迁移和应用是关键，难度大．