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已知碳化鋁(Al4C3)與水反應生成氫氧化鋁和甲烷.為了探究甲烷性質,某同學設計如下兩組實驗方案;甲方案探究甲烷與氧化劑反應(如圖1所示);乙方案探究甲烷與氯氣反應的條件(如圖2所示)

甲實驗現(xiàn)象:溴水無顏色變化,澄清石灰水變渾濁,無水硫酸銅變藍色.乙實驗操作過程:通過排飽和食鹽水的方法收集兩瓶甲烷與氯氣(體積比為1:4)混合氣體(Ⅰ、Ⅱ),Ⅱ瓶用預先準備好的黑色紙?zhí)滋咨,I瓶放在光亮處(不要放在日光直射的地方,以免引起爆炸).按圖2安裝好裝置,并加緊彈簧夾a和b.
(1)寫出碳化鋁與硫酸反應的化學方程式
 

(2)實驗甲中濃硫酸的作用是
 
,集氣瓶中收集到的氣體能否直接排入空氣中?
 
(填“能”或“否”).
(3)下列對實驗甲有關現(xiàn)象與結論的敘述都正確的是
 

A.酸性高錳酸鉀溶液不褪色,結論是通常條件下,甲烷不能與強氧化劑反應
B.硬質試管里黑色粉末無顏色變化,結論是甲烷不與氧化銅反應
C.硬質試管里黑色粉末變紅色,推斷氧化銅與甲烷反應只生成水和二氧化碳
D.甲烷不能與溴水反應,推知甲烷不能與鹵素單質反應
(4)寫出硬質試管里可能發(fā)生的化學方程式
 
,(按甲烷與氧化銅物質的量之比2:7)
(5)過一段時間,打開圖2的a、b彈簧夾,Ⅰ、Ⅱ中觀察到現(xiàn)象是
 
考點:甲烷的取代反應
專題:實驗題,有機物的化學性質及推斷
分析:(1)根據(jù)碳化鋁(Al4C3)與水反應生成氫氧化鋁和甲烷可知碳化鋁與硫酸反應生成硫酸鋁和甲烷;
(2)根據(jù)實驗甲的實驗目的和甲烷的性質進行解答,若集氣瓶中收集到的氣體屬于有毒氣體,則不能排放到空氣中,反之能;
(3)A.若甲烷能與強氧化劑反應,酸性高錳酸鉀溶液褪色;
B.硬質試管里黑色粉末無顏色變化,可能為銅、氧化銅或氧化亞銅的混合物;
C.氧化銅與甲烷反應生成水和二氧化碳、一氧化碳,硬質試管里黑色粉末也能變紅色;
D.甲烷能與鹵素單質發(fā)生取代反應;
(4)甲烷與氧化銅反應,碳元素化合價升高,銅元素化合價降低結合甲烷與氧化銅物質的量之比2:7書寫;
(5)甲烷和氯氣在光照條件下發(fā)生反應,生成有機物有CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4,還有無機物氯化氫,根據(jù)它們的性質解答.
解答: 解:(1)碳化鋁(Al4C3)與水反應生成氫氧化鋁和甲烷,碳化鋁與硫酸反應可理解為碳化鋁(Al4C3)與水反應,產物再和硫酸反應,所以產物為硫酸鋁和甲烷,反應方程式為:Al4C3+6H2SO4=2Al2(SO43+3CH4↑,
故答案為:Al4C3+6H2SO4=2Al2(SO43+3CH4↑;
(2)碳化鋁與硫酸反應生成硫酸鋁和甲烷,甲方案探究甲烷與氧化劑反應,盛放濃硫酸的裝置放置在氧化劑氧化銅之前,所以實驗甲中濃硫酸的作用是干燥CH4,甲烷和氧化銅反應,碳元素化合價升高,生成碳的氧化物,產物中可能有一氧化碳生成,所以集氣瓶中收集到的氣體不能直接排放到空氣中,
故答案為:干燥CH4;否;
(3)A.甲烷不能與強氧化劑反應,若能反應,則酸性高錳酸鉀溶液在甲烷的作用下會褪色,現(xiàn)不褪色,結論是通常條件下,甲烷不能與強氧化劑反應,故A正確;
B.甲烷能與氧化銅反應,當少量甲烷參加反應,硬質試管里為大量黑色粉末氧化銅和少量銅的混合物,業(yè)可能為氧化亞銅,現(xiàn)象無顏色變化,結論是甲烷不與氧化銅反應時錯誤的,故B錯誤;
C.氧化銅與甲烷反應生成水和二氧化碳、一氧化碳,硬質試管里黑色粉末也能變紅色,故C錯誤;
D.甲烷不能與溴水反應,但甲烷能與鹵素單質發(fā)生取代反應,故D錯誤;
故選A;
(4)甲烷中碳元素化合價為-4價,甲烷與氧化銅反應,碳元素化合價升高,甲烷與氧化銅物質的量之比2:7,先根據(jù)氫守恒確定水前系數(shù),再根據(jù)碳、氧守恒得硬質試管里可能發(fā)生的化學方程式為:2CH4+7CuO
  △  
.
 
7Cu+CO+CO2+4H2O,
故答案為:2CH4+7CuO
  △  
.
 
7Cu+CO+CO2+4H2O;
(5)由于甲烷和氯氣在光照條件下發(fā)生反應,生成物有CH3Cl(氣體)、CH2Cl2(油狀液體)、CHCl3(油狀液體)、CCl4(油狀液體)、HCl(極易溶于水),所以在I瓶中:顏色逐漸變淺,且有油狀液體產生,出現(xiàn)白霧,且可以看見水倒吸入I瓶中,
故答案為:在I瓶中:顏色逐漸變淺,且有油狀液體產生,出現(xiàn)白霧,且可以看見水倒吸入I瓶中.
點評:本題是關于甲烷的還原性的實驗探究,考查了元素守恒定律的運用及實驗的步驟、物質的性質等,掌握實驗室制取氯氣的反應原理,明確甲烷的取代反應原理、反應條件是解答關鍵,試題培養(yǎng)了學生靈活應用所學知識的能力,題目難度中等.
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.
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