Question

10．當前，世界已經(jīng)邁向了“低碳”時代，選擇“低碳”既是一種生活方式也是一種生存責任．公交系統(tǒng)推廣使用節(jié)能減排的雙燃料公交車，這種公交車以天然氣為主要燃料．下圖為天然氣的主要成分甲烷完全燃燒的化學反應的微觀示意圖．

請根據(jù)示意圖回答下列問題：
（1）用微粒觀點分析，上述反應前后原子種類和數(shù)目一定不變．
（2）寫出上述反應的化學方程式：CH₄+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$CO₂+2H₂O．
（3）甲烷在一定量的氧氣中燃燒，測得反應前后各物質(zhì)的質(zhì)量如下表所示：

物質(zhì)	甲烷	氧氣	水	二氧化碳	X
反應前質(zhì)量/g	3.2	11.2	0	0	0
反應后質(zhì)量/g	0	0	7.2	4.4	a

則a的值為2.8，根據(jù)表格中數(shù)據(jù)，請完成相關的化學方程式4CH₄+7O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2CO₂+2CO+8H₂O．

Answer 1

分析 根據(jù)反應的結(jié)構(gòu)示意圖和模型表示的原子種類，可判斷A為CH₄，B為O₂，C為CO₂，D為H₂O，反應的化學方程式為 CH₄+2O₂ $\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$CO₂+2H₂O．據(jù)此分析有關的問題．根據(jù)質(zhì)量守恒定律，化學反應前后物質(zhì)的總質(zhì)量相等．可計算X的質(zhì)量．

解答 解：（1）該反應中分子的種類發(fā)生了改變，原子的種類沒有發(fā)生了改變．故填：原子種類和數(shù)目；
（2）由反應的結(jié)構(gòu)示意圖和模型表示的原子種類，可判斷A為CH₄，B為O₂，C為CO₂，D為H₂O，反應的化學方程式為 CH₄+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$CO₂+2H₂O．故填：CH₄+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$CO₂+2H₂O；
（3）參加反應的甲烷和氧氣的質(zhì)量為3.2g+11.2g=14.4g，生成物的質(zhì)量為7.2g+4.4g+a=14.4g，故a=2.8g；故填：2.8；
3.2g甲烷中氫元素的質(zhì)量為：3.2g×$\frac{1×4}{1×4+12}$×100%=0.8g，則碳元素的質(zhì)量為：3.2g-0.8g=2.4g；7.2g水中氫元素的質(zhì)量為：7.2g×$\frac{1×2}{1×2+16}$×100%=0.8g，故X中不含有氫元素，4.4g二氧化碳中碳元素的質(zhì)量為：4.4g×$\frac{12}{12+16×2}$×100%=1.2g；故X中應含有2.4g-1.2g=1.2g碳元素，又因為X的質(zhì)量為2.8g，故X中應含有1.6g氧元素，X中碳氫兩種元素的質(zhì)量比為1.2g：1.6g=3：4．即CO．
則甲烷燃燒生成水、二氧化碳和一氧化碳，方程式為：4CH₄+7O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2CO₂+2CO+8H₂O．
故填：2CO₂+2CO+8H₂O．

點評 本題是運用化學中的基本思想質(zhì)量守恒思想，通過歸納不同物質(zhì)或不同變化過程中相同點和不同點有效地尋找出它們之間的內(nèi)在聯(lián)系以及融合點和嫁接點，從而培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新思維能力．