Question

11．甲、乙兩位同學(xué)在學(xué)習(xí)甲烷性質(zhì)時(shí)，發(fā)現(xiàn)甲烷與氫氣和一氧化碳性質(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具有還原性，那么甲烷有沒有還原性呢？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)：
[實(shí)驗(yàn)裝置]

[實(shí)驗(yàn)步驟]（假設(shè)藥品都是足量的）
①分別稱量裝置A、B、C的質(zhì)量
②再次分別稱量裝置A、B、C的質(zhì)量
③向玻璃管中裝入CuO通一段時(shí)間的CH₄
④停止加熱，繼續(xù)通入CH₄至冷卻到室溫
⑤緩緩?fù)ㄈ胱懔康腃H₄，加熱裝置A，使其充分反應(yīng)
其合理的操作順序是⑥①③⑤④②（填序號）．
甲同學(xué)認(rèn)為還缺少一個步驟，缺少的步驟是檢查裝置的氣密性．
[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)
①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
②稱量數(shù)據(jù)如表所示．

	A中玻璃管（含藥品）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A、B、C中的現(xiàn)象可推知，CH₄與CuO充分反應(yīng)后的產(chǎn)物依次是Cu、H₂O、CO₂．
[實(shí)驗(yàn)結(jié)論]
①CH₄有（填“有”或“沒有”）還原性．
②根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，甲同學(xué)提出甲烷與氧化銅的產(chǎn)物中還含有CO，試通過計(jì)算說明根據(jù)質(zhì)量守恒定律，生成的二氧化碳中碳元素的質(zhì)量為0.3g，生成的水中氫元素的質(zhì)量為0.2g，C：H=3：2而甲烷中C：H=3：1，因此還生成CO；
③裝置A中發(fā)生的反應(yīng)方程式為2CH₄+7CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$7Cu+4H₂O+CO+CO₂．

Answer 1

分析 【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟】根據(jù)實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)及結(jié)合一氧化碳實(shí)驗(yàn)的步驟分析：檢查裝置的氣密性→通氣→加熱→停氣；
【現(xiàn)象分析與數(shù)據(jù)處理】根據(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中石灰水變渾濁對產(chǎn)物作出判斷；
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論；根據(jù)表格物質(zhì)的作用及數(shù)據(jù)推測產(chǎn)物并寫出反應(yīng)的方程式．

解答 解：【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟】在連接好儀器后需要檢查裝置的氣密性，防止裝置漏氣；根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要通過質(zhì)量的改變得出結(jié)論，因此需要先分別稱量裝置A、B、C的質(zhì)量；向玻璃管中裝入CuO通一段時(shí)間的CH₄，以排凈裝置內(nèi)的空氣，防止加熱時(shí)發(fā)生爆炸；然后緩緩?fù)ㄈ胱懔康腃H₄，加熱裝置A，使其充分反應(yīng)；等反應(yīng)完再停止加熱，繼續(xù)通入CH₄至冷卻到室溫，防止銅重新被氧化；最后再次分別稱量裝置A、B、C的質(zhì)量，通過數(shù)據(jù)的變化進(jìn)行計(jì)算；故順序?yàn)椋虎蔻佗邰茛堍冢?br />【現(xiàn)象分析與數(shù)據(jù)處理】根據(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中石灰水變渾濁對產(chǎn)物，說明分別產(chǎn)生了Cu、H₂O、CO₂；
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】①通過實(shí)驗(yàn)說明甲烷具有還原性；
②根據(jù)質(zhì)量守恒定律，生成的二氧化碳中碳元素的質(zhì)量為0.3g，生成的水中氫元素的質(zhì)量為0.2g，C：H=3：2 而甲烷中C：H=4：1，因此還生成CO；
③通過實(shí)驗(yàn)及計(jì)算甲烷和氧化銅加熱生成了銅、水、二氧化碳和一氧化碳，故反應(yīng)的方程式為：2CH₄+7CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$7Cu+4H₂O+CO+CO₂．
故答案為：
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟】⑥①③⑤④②；檢查裝置的氣密性
【現(xiàn)象分析與數(shù)據(jù)處理】Cu、H₂O、CO₂；
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】
①有；
②根據(jù)質(zhì)量守恒定律，生成的二氧化碳中碳元素的質(zhì)量為0.3g，生成的水中氫元素的質(zhì)量為0.2g，C：H=3：2 而甲烷中C：H=3：1，因此還生成CO；
③2CH₄+7CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$7Cu+4H₂O+CO+CO₂ ．

點(diǎn)評 本題是關(guān)于甲烷的還原性的實(shí)驗(yàn)探究，考查了質(zhì)量守恒定律的運(yùn)用及實(shí)驗(yàn)的步驟、物質(zhì)的性質(zhì)等，可依據(jù)一氧化碳還原氧化鐵的步驟及實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)完成，難度較大．