Question

【題目】已知碳化鋁（Al4C3）與水反應(yīng)生成氫氧化鋁和甲烷。為了探究甲烷性質(zhì)，某同學(xué)設(shè)計(jì)如下兩組實(shí)驗(yàn)方案：甲方案探究甲烷與氧化劑反應(yīng)（如圖1所示）；乙方案探究甲烷與氯氣反應(yīng)的條件（如圖2所示）。

甲方案實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：溴水無(wú)顏色變化，無(wú)水硫酸銅變藍(lán)色，澄清石灰水變渾濁。

乙方案實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程：通過(guò)排飽和食鹽水的方法收集兩瓶甲烷與氯氣（體積比為1∶4）的混合氣體，I瓶放在光亮處，II瓶用預(yù)先準(zhǔn)備好的黑色紙?zhí)滋咨�，按圖2安裝好裝置，并加緊彈簧夾a和b。

（1）碳化鋁與稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。

（2）寫(xiě)出甲方案實(shí)驗(yàn)中硬質(zhì)試管里可能發(fā)生的化學(xué)方程式 （實(shí)驗(yàn)測(cè)得消耗甲烷與氧化銅物質(zhì)的量之比2∶7）。

（3）實(shí)驗(yàn)甲中濃硫酸的作用是 ，集氣瓶中收集到的氣體 （填“能”或“不能”）直接排入空氣中？

（4）下列對(duì)甲方案實(shí)驗(yàn)中的有關(guān)現(xiàn)象與結(jié)論的敘述都正確的是（ ）

A．酸性高錳酸鉀溶液不褪色，結(jié)論是通常條件下，甲烷不能與強(qiáng)氧化劑反應(yīng)

B．硬質(zhì)試管里黑色粉末變紅色，說(shuō)明氧化銅發(fā)生了氧化反應(yīng)

C．硬質(zhì)試管里黑色粉末變紅色，推斷氧化銅與甲烷反應(yīng)只生成水和二氧化碳

D．甲烷不能與溴水反應(yīng)，推知甲烷不能與鹵素單質(zhì)反應(yīng)

（5）乙方案中燒杯里放入足量的水，打開(kāi)彈簧夾a、b，一段時(shí)間后，觀察到有水倒吸到I瓶中，但水并不能充滿I瓶，請(qǐng)寫(xiě)出該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象所涉及的一個(gè)化學(xué)方程式 。除了上述現(xiàn)象外，該實(shí)驗(yàn)中還可能觀察到的現(xiàn)象有 （填序號(hào)）。

A．I瓶中氣體顏色變淺 B．I瓶中出現(xiàn)白霧

C．I瓶瓶?jī)?nèi)壁出現(xiàn)油狀物質(zhì) D．II瓶中與I瓶現(xiàn)象相同

Answer 1

【答案】（1）Al4C3+6H2SO4=2Al2(SO4)3+3CH4↑

（2）2CH4+7CuO7Cu+CO2+CO+4H2O

（3）干燥甲烷 不能 （4）A

（5）CH4+Cl2CH3Cl+HCl ABC

【解析】

試題分析：（1）已知碳化鋁（Al4C3）與水反應(yīng)生成氫氧化鋁和甲烷，用設(shè)1法配平可得：Al4C3 + 6 H2SO4 = 2 Al2(SO4)3 + 3 CH4↑；（2）由甲方案的目的是探究甲烷與氧化劑反應(yīng)、實(shí)驗(yàn)測(cè)得消耗甲烷與氧化銅物質(zhì)的量之比2∶7可知，設(shè)甲烷的系數(shù)為2，先后依據(jù)銅、氫、氧、碳原子個(gè)數(shù)守恒可得：硬質(zhì)試管里可能發(fā)生的化學(xué)方程式為2 CH4 + 7 CuO 7 Cu + CO2 + CO + 4 H2O；（3）濃硫酸具有吸水性，且不能與甲烷反應(yīng)，因此實(shí)驗(yàn)甲中濃硫酸起干燥甲烷的作用；集氣瓶是尾氣處理裝置，其中收集到的不溶于水的氣體主要是CO，CO氣體有毒，不能直接排入空氣；（4）A、酸性高錳酸鉀溶液不褪色，結(jié)論是通常條件下，甲烷不能與強(qiáng)氧化劑反應(yīng)，A正確；B、硬質(zhì)試管里黑色粉末變紅色，說(shuō)明氧化銅發(fā)生了還原反應(yīng)，因?yàn)殂~元素由+2價(jià)降低到0價(jià)，B錯(cuò)誤；C、硬質(zhì)試管里黑色粉末變紅色，推斷氧化銅與甲烷反應(yīng)不僅僅生成水和二氧化碳，還生成了具有還原性的CO，C錯(cuò)誤；D、甲烷不能與溴水反應(yīng)，推知甲烷不能與鹵素單質(zhì)的水溶液反應(yīng)，但是甲烷能與純凈的鹵素單質(zhì)在光照或高溫下發(fā)生取代反應(yīng)，D錯(cuò)誤；答案選A；（5）乙方案中燒杯里放入足量的水，打開(kāi)彈簧夾a、b，一段時(shí)間后，觀察到有水倒吸到I瓶中，但水并不能充滿I瓶，說(shuō)明甲烷與氯氣在光照下生成了易溶于水的氯化氫氣體，因此推斷發(fā)生了取代反應(yīng)，如CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl；A、I瓶中氣體顏色變淺，因?yàn)辄S綠色的氯氣逐漸消耗完全，A正確；B、I瓶中出現(xiàn)白霧，因?yàn)樯�成的氯化氫氣體容易與水蒸氣結(jié)合為鹽酸小液滴，B正確；C、I瓶瓶?jī)?nèi)壁出現(xiàn)油狀物質(zhì)，因?yàn)榧淄榕c氯氣發(fā)生取代反應(yīng)，生成的一氯甲烷是氣體，二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳是油狀液體，C正確；D、II瓶中與I瓶現(xiàn)象不相同，因?yàn)镮有光照條件，能發(fā)生取代反應(yīng)，II缺少光照條件，不能發(fā)生取代反應(yīng)，D錯(cuò)誤；答案選ABC。