Question

水田或池塘里常常不時地冒出一些氣泡，幾位同學(xué)決心弄清這種氣泡的成分．請你與他們一起完成如下的探究：
[猜想]Ⅰ．這種氣體含有CO₂；Ⅱ．這種氣體含有CH₄．
[實驗和結(jié)論]
（1）在水田中一位同學(xué)用木棍攪拌瘀泥，另一位同學(xué)將裝滿水的集氣瓶倒置于水中的氣泡上方接收氣體，如此重復(fù)幾次后集滿了2瓶氣體．
（2）將一集氣瓶的玻片移開少許，向瓶中加入澄清石灰水，蓋好玻片反復(fù)振蕩，發(fā)現(xiàn)澄清石灰水變渾濁，說明“猜想Ⅰ”

 

（填：成立、不成立）；然后移開玻片，立即用燃著的火柴靠近瓶口，剩余氣體噗的一聲燃燒起來，一位同學(xué)就認(rèn)為“猜想Ⅱ”成立，燃燒的化學(xué)方程式為

 

；另幾位同學(xué)認(rèn)為此現(xiàn)象不能說明CH₄的存在，原因是

 

．
（3）為了驗證這種可燃性氣體含有碳和氫，他們把另一瓶氣體裝配為如右圖所示的裝置，旋開活塞放水到集氣瓶中，經(jīng)驗純后用燃著的火柴靠近導(dǎo)管口，氣體燃燒起來，緊接著的操作、現(xiàn)象和判斷是：①用內(nèi)壁涂有澄清石灰水的小燒杯罩于火焰上方，如果杯底變渾濁，說明該氣體中含碳；②

 

．干燥管中的堿石灰（CaO+固體NaOH）所起的作用是

 

．
[拓展]如果要進(jìn)一步確證這種含有C和H的可燃性氣體就是CH₄，還應(yīng)該：

 

．
請在4.4g、3.6g、1.6g、6.4g中選擇數(shù)據(jù)自編題目，并通過計算求得CH₄的化學(xué)式．

Answer 1

分析：（2）利用二氧化碳的性質(zhì)檢驗二氧化碳；對根據(jù)氣體可以燃燒的現(xiàn)象得出的氣體為甲烷判斷進(jìn)行評價；
（3）根據(jù)裝置圖，完成對可燃性氣體含H元素的檢驗操作，并對裝置中的干燥管的作用進(jìn)行解釋；
[拓展]完成對可燃?xì)怏w的定量確定，要求利用所給數(shù)據(jù)自編題目進(jìn)行化學(xué)式的推斷，編寫題目時應(yīng)注意：至少用到3個量，只用CO₂、H₂O質(zhì)量不能確定甲烷的組成元素和化學(xué)式；進(jìn)行計算前要先確定此可燃性氣體的組成元素，再求化學(xué)式．

解答：解：[實驗和結(jié)論]
（2）能使澄清石灰水變渾濁的氣體為二氧化碳，所以猜想I氣體中含有二氧化碳是成立的；
故答案為：成立；
甲烷完全燃燒時，其中C、H元素分別生成二氧化碳和水；
故選CH₄+2O₂

點燃  .

CO₂+2H₂O；
可心燃燒的氣體可能是氫氣、一氧化碳、甲烷等，因此不能由氣體可以燃燒而得出氣體為甲烷的結(jié)論；
故答案為：能燃燒的氣體不一定是CH₄（或沒有檢驗可燃性氣體中的C和H的存在，合理表述均給分）
（3）②含H元素的物質(zhì)完全燃燒會生成水，檢驗可燃物中含H元素可通過檢驗生成物中有水而實現(xiàn)．水遇冷能凝聚成水滴或遇白色硫酸銅粉末使粉末變藍(lán)，因此可在火焰上罩干冷燒杯觀察是否有水，或罩杯壁沾有無水硫酸銅白色粉末的燒杯觀察顏色，對生成水進(jìn)行檢驗；
故答案為：用干冷燒杯罩于火焰上方，如果燒杯內(nèi)壁出現(xiàn)水霧（或用粘有硫酸銅的燒杯罩于火焰上方，無水硫酸銅由白色變?yōu)樗{(lán)色），則說明這種氣體含有氫；
為避免對燃燒后生成二氧化碳、水的檢驗，在點燃?xì)怏w前應(yīng)對氣體進(jìn)行除雜和干燥，干燥管里的堿石灰既能吸收水分又能吸收二氧化碳；
故答案為：吸收原氣體中的CO₂和水蒸汽；
[拓展]通過生成物水和二氧化碳的檢驗，只能說明可燃性氣體中含有C、H元素，但對可燃物是不是還含有O元素、可燃物的化學(xué)式等問題無法得到準(zhǔn)確的解答，所以還不需要進(jìn)行定量地測量和計算；
故答案為：定量測定氣體中碳和氫的質(zhì)量（或先用燒堿或生石灰吸收氣體中的CO₂，然后用干燥劑干燥氣體后測氣體的密度；或?qū)�氣體燃燒后生成的氣體分別用濃硫酸、用堿石灰吸收，再稱量濃硫酸和堿石灰的增加的質(zhì)量，再據(jù)此增加質(zhì)量進(jìn)行計算．）
通過計算求得CH₄的化學(xué)式，首先要能根據(jù)所得數(shù)據(jù)判斷出可燃物中只含有C、H兩種元素，然后根據(jù)C、H元素質(zhì)量比求出甲烷中C、H原子個數(shù)比，從而判斷化學(xué)式；
判斷可燃物中只含有C、H兩種元素方法：求出生成物二氧化碳中C元素質(zhì)量與水中H元素質(zhì)量和，然后與可燃物質(zhì)量對比，若等于可燃物質(zhì)量，則說明可燃物只含C、H元素；根據(jù)甲烷中C、H元素質(zhì)量比為3：1，所以若二氧化碳質(zhì)量為4.4g、水的質(zhì)量為3.6g，則甲烷的質(zhì)量應(yīng)為：4.4g×

12

44

×100%+3.6g×

1×2

18

×100%=1.6g；所以自編題目時需要使用的量為：4.4g、3.6g、1.6g；
故答案為：題目：已知1.6g該可燃性氣體完全燃燒，測得生成4.4gCO₂和3.6gH₂O，通過計算確定該可燃物的化學(xué)式．（至少用到3個量，只用CO₂、H₂O質(zhì)量或設(shè)化學(xué)式為C_xH_y均不能得分）
計算過程（要先確定此可燃性氣體的組成元素，再求化學(xué)式）
4.4gCO₂中含有C元素質(zhì)量=4.4g×

12

44

×100%=1.2g；
3.6gH₂O中含有H元素質(zhì)量=3.6g×

1×2

18

×100%=0.4g；
∵C、H元素質(zhì)量和=1.2g+0.4g=1.6g與可燃物質(zhì)量恰好相等，∴可燃物中只含有C和H元素；
可燃物中C、H元素的原子個數(shù)比=

1.2g

12

：

0.4g

1

=1：4，即可燃物的分子由1個C原子和4個H原子構(gòu)成
所以，可燃物的化學(xué)式為CH₄．

點評：對于可燃物質(zhì)量未知時，即使可根據(jù)生成二氧化碳和水的質(zhì)量求出可燃物中C、H元素的質(zhì)量，但因可燃物質(zhì)量不明確所以也無法判斷可燃物中是否含有O元素．