Question

水田或池塘里常常不時地冒出一些氣泡，幾位同學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．
【實驗和結論】
（1）在水田中一位同學用木棍攪拌瘀泥，另一位同學將裝滿水的集氣瓶倒置于水中的氣泡上方接收氣體，如此重復幾次后集滿了2瓶氣體．這種集氣方法屬于

 

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（2）將一集氣瓶的玻片移開少許，向瓶中加入澄清石灰水，蓋好玻片反復振蕩，發現澄清石灰水變渾濁，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，一位同學就認為“猜想Ⅱ”成立，燃燒的化學方程式為

 

； 另幾位同學認為此現象不能說明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，經驗純后用燃著的火柴靠近導管口，氣體燃燒起來，緊接著的操作、現象和判斷是：①用內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

 

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干燥管中的堿石灰（CaO+固體NaOH）所起的作用是

 

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【拓展】果要進一步確證這種含有C和H的可燃性氣體就是CH₄，還應該進行

 

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Answer 1

分析：【實驗和結論】（1）根據所采取收集氣體的操作方法，判斷這種集氣方法；
（2）根據實驗現象，對氣體組成的可能進行推斷，判斷猜想是否成立，并根據物質的變化規律，寫出反應的化學方程式；由物質性質推斷氣體的可能性，并評價猜想；
（3）根據燃燒規律，簡述檢驗可燃物中含有氫元素的操作方法，并根據對裝置作用的認識，說明干燥管中藥品在實驗中所起的作用；
【拓展】根據定性測定只能得到可燃物的組成，而定量測定才能確定物質的構成，因此為判斷可燃物的構成，實驗中還需要相關質量的測定．

解答：解：【實驗和結論】（1）將裝滿水的集氣瓶倒置于水中的氣泡上方接收氣體，該方法稱為排水集氣法；
（2）澄清石灰水變渾濁，說明氣體中含有二氧化碳，與猜想I所猜測相符，因此猜想I成立；在點燃條件下，甲烷在氧氣中完成燃燒生成二氧化碳和水，該反應的化學方程式可表示為CH₄+2O₂

點燃  .

CO₂+2H₂O；甲烷具有可燃性，但具有可燃性的氣體并非只有甲烷，因此，由可燃判斷氣體為甲烷不夠具有說服力；
（3）利用含氫元素可燃物燃燒后可生成水，因此采取用干冷（或用無水粘膠粘有硫酸銅的）燒杯罩于火焰上方，如果燒杯內壁出現水霧（或無水硫酸銅由白色變為藍色），則說明這種氣體含有氫；干燥管中的堿石灰由能吸收水分的氧化鈣和既能吸收水又能吸收二氧化碳的氫氧化鈉混合而成，在實驗中起到吸收原氣體中的CO₂和水蒸汽的作用；
【拓展】通過以上定性的實驗僅能得到由C、H元素組成的結論，要確切得到該氣體為甲烷還需要對氣體中氫和碳元素的質量進行測定；
故答案為：
【實驗和結論】
（1）排水集氣法；
（2）成立；CH₄+2O₂

點燃  .

CO₂+2H₂O；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用干冷（或用無水粘膠粘有硫酸銅的）燒杯罩于火焰上方，如果燒杯內壁出現水霧（或無水硫酸銅由白色變為藍色），則說明這種氣體含有氫；吸收原氣體中的CO₂和水蒸汽；
【拓展】定量測定氣體中碳和氫的質量[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；或將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量，計算]．

點評：可燃物在氧氣中完全燃燒時，可燃物中碳元素全部生成二氧化碳，可燃物中氫元素全部生成水；檢驗生成物或測定生成物的質量可判斷可燃物的組成及組成元素質量關系．