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【题目】已知碳化铝(Al4C3)与水反应生成氢氧化铝和甲烷。为了探究甲烷性质,某同学设计如下两组实验方案:

甲方案探究甲烷与氧化剂反应(如图1所示);

乙方案探究甲烷与氯气反应的条件(如图2所示)。

甲方案实验现象:溴水不褪色,无水硫酸铜变蓝色,澄清石灰水变浑浊。

乙方案实验操作过程:通过排饱和食盐水的方法收集两瓶甲烷与氯气(体积比为1:4)的混合气体,I瓶放在光亮处,瓶用预先准备好的黑色纸套套上,按图2安装好装置,并加紧弹簧夹a和b。

(1)碳化铝与稀硫酸反应的化学方程式为____________________。

(2)实验甲中浓硫酸的作用是_______________,集气瓶中收集到的气体_________(填不能)直接排入空气中。

(3)下列对甲方案实验中的有关现象与结论的叙述都正确的是_________(填标号)。

A.酸性高锰酸钾溶液不褪色,结论是通常条件下甲烷不能与强氧化剂反应

B.硬质玻璃管里黑色粉末无颜色变化,结论是甲烷不与氧化铜反应

C.硬质玻璃管里黑色粉末变红色,推断氧化铜与甲烷反应只生成水和二氧化碳

D.甲烷不能与溴水反应,推知甲烷不能与卤素单质反应

(4)写出甲方案实验中硬质玻璃管里可能发生反应的化学方程式:________________(假设消耗甲烷与氧化铜的物质的量之比为2:7)。

(5)一段时间后,观察到图2装置中出现的实验现象是____________________;然后打开弹簧夹a、b,观察到的实验现象是______________________。

【答案】(1) Al4C3+6H2 SO4=2Al2( SO4)3+3CH4;(2)干燥甲烷;不能;(3)A;(4) 2CH4+7CuO7Cu+CO2+4H2O; (5)在I瓶中,气体颜色逐渐变浅,瓶壁上出现油状液滴,瓶中无现象;水倒吸入I瓶中,同时I瓶中出现少量白雾,瓶中无现象。

【解析】

试题分析:(1)根据信息碳化铝与水反应生成氢氧化铝和甲烷,则反应方程式为:Al4C3+6H2 SO4=2Al2( SO4)3+3CH4;(2)浓硫酸作用是干燥甲烷;收集到气体是甲烷,甲烷是可燃性气体,因此不能直接排放到空气中,需要点燃处理;(3)A、甲烷的化学性质相对稳定,不能使酸性高锰酸钾溶液和溴水褪色,因此通常条件下不能与强氧化剂反应,故正确;B、根据实验现象:无水硫酸铜变蓝,说明产生H2O,石灰水变浑浊,说明产生CO2,故错误;C、需要验证集气瓶中收集到气体的成分,故错误;D、甲烷和氯气在光照条件下发生取代反应,故错误;(4)根据实验现象,因此反应方程式2CH4+7CuO7Cu+CO2+4H2O;(5)图2,发生取代反应,生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷和氯化氢,其中一氯甲烷为气体,其他为液体,在I瓶中,气体颜色逐渐变浅,瓶壁上出现油状液滴,瓶中无现象;水倒吸入I瓶中,同时I瓶中出现少量白雾,瓶中无现象。

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