问题 问答题

甲、乙两位同学在学习甲烷性质时,发现甲烷与氢气和一氧化碳性质上有很多相似之处,如密度比空气小,难溶于水,具有可燃性等.但H2和CO具有还原性,那么甲烷有没有还原性呢?

【假设猜想】甲同学:甲烷没有还原性

乙同学:甲烷有还原性,并对甲烷还原氧化铜的产物提出了下列假设:

假设1:Cu、CO2

假设2:Cu、CO、H2O

假设3:Cu、CO2、H2O

假设4:Cu、CO、CO2、H2O

其中假设______不合理,理由是______

【查阅资料】无水硫酸铜遇水由白色变为蓝色

【设计实验步骤】(假设药品都是足量的)为了判断假设的合理性,乙同学设计了以下装置

①分别称量装置A、B、C的质量

②再次分别称量装置A、B、C的质量

③向玻璃管中装入CuO通一段时间的CH4

④停止加热,继续通入CH4至冷却到室温

⑤缓缓通入足量的CH4,加热装置A,使其充分反应

甲同学认为还缺少一个步骤,缺少的步骤是⑥______,其合理的操作顺序是______(填序号).

【进行实验】乙同学按照正确的步骤进行实验,并记录了实验现象和数据

①装置A中的黑色粉末变红;装置B中白色粉末变蓝;装置C中石灰水变浑浊

②称量数据如表所示.

A中玻璃管(含药品)质量装置B的质量装置C的质量
反应前150g156.6g256.8g
反应后147.2g158.4g257.9g
【现象分析与数据处理】

根据装置A、B、C中的现象可推知,CH4与CuO充分反应后的产物依次是______.

【实验结论】

①CH4______(填“有”或“没有”)还原性.如没有,不作答;如有,则乙同学的假设______正确,原因是______

②装置A中发生的反应方程式为______.

答案

【假设猜想】根据质量守恒定律反应前后元素的种类不变,可知甲烷中含有氢元素,而推测1没有氢元素,故错误;

【设计实验步骤】在连接好仪器后需要检查装置的气密性,防止装置漏气;根据实验需要通过质量的改变得出结论,因此需要先分别称量装置A、B、C的质量;向玻璃管中装入CuO通一段时间的CH4,以排净装置内的空气,防止加热时发生爆炸;然后缓缓通入足量的CH4,加热装置A,使其充分反应;等反应完再停止加热,继续通入CH4至冷却到室温,防止铜重新被氧化;最后再次分别称量装置A、B、C的质量,通过数据的变化进行计算;故顺序为;⑥①③⑤④②;

【现象分析与数据处理】根据装置A中的黑色粉末变红;装置B中白色粉末变蓝;装置C中石灰水变浑浊对产物,说明分别产生了Cu  H2O  CO2

【实验结论】①通过实验说明甲烷具有还原性;根据质量守恒定律,生成的二氧化碳中碳元素的质量为0.3g,生成的水中氢元素的质量为0.2g,C:H=3:2 而甲烷中C:H=4:1,因此还生成CO,故假设4成立;

②通过实验及计算甲烷和氧化铜加热生成了铜、水、二氧化碳和一氧化碳,故反应的方程式为:2CH4+7CuO

  △  
.
 
7Cu+4H2O+CO+CO2

故答案为:【假设猜想】1;甲烷中含有氢元素;

【设计实验步骤】检查装置的气密性;⑥①③⑤④②;

【现象分析与数据处理】Cu H2O CO2

【实验结论】①有;4; 根据质量守恒定律,生成的二氧化碳中碳元素的质量为0.3g,生成的水中氢元素的质量为0.2g,C:H=3:2 而甲烷中C:H=4:1,因此还生成CO;

②2CH4+7CuO

  △  
.
 
7Cu+4H2O+CO+CO2

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