Question

【題目】甲、乙兩位同學(xué)在學(xué)習(xí)甲烷的性質(zhì)時(shí)，發(fā)現(xiàn)甲烷與氫氣和一氧化碳在性質(zhì)上有很多相似之處，如密度比空氣小，難溶于水，具有可燃性等。但H2和CO都具有還原性，那么甲烷有沒(méi)有還原性呢？為了驗(yàn)證甲烷是否具有還原性，乙同學(xué)設(shè)計(jì)以下實(shí)驗(yàn)裝置并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究：

[實(shí)驗(yàn)裝置]

[查閱資料]白色無(wú)水CuSO4遇水變藍(lán)，有吸水性。

[實(shí)驗(yàn)步驟]（假設(shè)藥品都是足量的，氫氧化鈉溶液的作用是防止空氣中的CO2進(jìn)入裝置C）

①分別稱(chēng)量裝置A、B、C的質(zhì)量；②向玻璃管中裝入CuO；③先通一段時(shí)間的CH4，再加熱裝置A，使其充分反應(yīng)；④停止加熱，繼續(xù)通入CH4至玻璃管冷卻到室溫；⑤再次分別稱(chēng)量裝置A、B、C的質(zhì)量。

先通一段時(shí)間的CH4，再加熱裝置A的目的是_____。甲同學(xué)認(rèn)為還缺少一個(gè)步驟，缺少的步驟是_____。

[進(jìn)行實(shí)驗(yàn)]乙同學(xué)按照正確的步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并記錄了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)

裝置A中的黑色粉末變紅；裝置B中白色粉末變藍(lán)；裝置C中石灰水變渾濁；稱(chēng)量數(shù)據(jù)如下表所示

	裝置A中玻璃管（含藥品）的質(zhì)量	裝置B的質(zhì)量	裝置C的質(zhì)量
反應(yīng)前	150g	156.6g	256.8g
反應(yīng)后	147.2g	158.4g	257.9g

[現(xiàn)象分析與數(shù)據(jù)處理]

根據(jù)裝置ABC中的現(xiàn)象可推知，CH4與CuO充分反應(yīng)后的產(chǎn)物依次是_____、_____、_____。

[實(shí)驗(yàn)結(jié)論]

（1）CH4_____ （填“有”或“沒(méi)有”）還原性。

（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，甲同學(xué)提出甲烷與氧化銅反應(yīng)的產(chǎn)物中還有一氧化碳，生成一氧化碳的質(zhì)量為_____克。

（3）裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____。

Answer 1

【答案】排盡空氣，以免加熱時(shí)發(fā)生爆炸 檢查裝置的氣密性 Cu H2O CO2 有 0.7

【解析】

[實(shí)驗(yàn)步驟] 先通一段時(shí)間的CH4，再加熱裝置A的目的是排盡空氣，防止甲烷和空氣的混合氣體受熱而發(fā)生爆炸。為防止裝置漏氣影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，甲同學(xué)認(rèn)為還缺少一個(gè)步驟，缺少的步驟是檢查裝置的氣密性；

[進(jìn)行實(shí)驗(yàn)]裝置A中的黑色粉末變紅，說(shuō)明氧化銅被還原生成了銅，固體減少的質(zhì)量即為參加反應(yīng)的氧化銅中氧元素的質(zhì)量=150g-147.2g=2.8g；裝置B中白色粉末變藍(lán)，說(shuō)明有水生成，B裝置增加的量即為生成水的質(zhì)量=158.4g-156.6g=1.8g；裝置C中石灰水變渾濁說(shuō)明生成二氧化碳，增加的量為生成二氧化碳的質(zhì)量=257.9g-256.8g=1.1g；

[現(xiàn)象分析與數(shù)據(jù)處理]

根據(jù)裝置ABC中的現(xiàn)象可推知，CH4與CuO充分反應(yīng)后的產(chǎn)物依次是銅、水、二氧化碳；

[實(shí)驗(yàn)結(jié)論]

（1）由反應(yīng)現(xiàn)象可知，CH4奪取了氧，具有還原性；

（2）根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，反應(yīng)前后元素的種類(lèi)、質(zhì)量不變。生成二氧化碳中碳元素的質(zhì)量為1.1g =0.3g，則氧元素=0.8g；生成的水中氫元素的質(zhì)量為=1.8g=0.2g，則氧元素=1.6g；則C：H=3：2， 而甲烷中C：H=4：1，因此可知，還生成了一氧化碳，生成一氧化碳的質(zhì)量為（2.8g-0.8g-1.6g）÷ =0.7g，且其中碳元素的質(zhì)量為0.3g；

（3）根據(jù)質(zhì)量守恒定律反應(yīng)前后元素的種類(lèi)、質(zhì)量不變可知，參加反應(yīng)的甲烷的質(zhì)量為：0.3g+0.3g+0.2g=0.8g，氧化銅的質(zhì)量為：2.8g÷ 14g，則生成銅的質(zhì)量為14g-2.8g=11.2g，即甲烷、氧化銅、銅、水、一氧化碳、二氧化碳的質(zhì)量比為：0.8g：14g：11.2g：1.8g：0.7g：1.1g，裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。