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．
（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

 

．干燥管中的堿石灰（CaO+固體NaOH）所起的作用是

 

．
[拓展]如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：

 

．
請在4.4g、3.6g、1.6g、6.4g中選擇數據自編題目，并通過計算求得CH₄的化學式．

Answer 1

分析：（2）利用二氧化碳的性質檢驗二氧化碳；對根據氣體可以燃燒的現象得出的氣體為甲烷判斷進行評價；
（3）根據裝置圖，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行解釋；
[拓展]完成對可燃氣體的定量確定，要求利用所給數據自編題目進行化學式的推斷，編寫題目時應注意：至少用到3個量，只用CO₂、H₂O質量不能確定甲烷的組成元素和化學式；進行計算前要先確定此可燃性氣體的組成元素，再求化學式．

解答：解：[實驗和結論]
（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．水遇冷能凝聚成水滴或遇白色硫酸銅粉末使粉末變藍，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，對生成水進行檢驗；
故答案為：用干冷燒杯罩于火焰上方，如果燒杯內壁出現水霧（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為藍色），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，在點燃氣體前應對氣體進行除雜和干燥，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、可燃物的化學式等問題無法得到準確的解答，所以還不需要進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，再據此增加質量進行計算．）
通過計算求得CH₄的化學式，首先要能根據所得數據判斷出可燃物中只含有C、H兩種元素，然后根據C、H元素質量比求出甲烷中C、H原子個數比，從而判斷化學式；
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元素質量與水中H元素質量和，然后與可燃物質量對比，若等于可燃物質量，則說明可燃物只含C、H元素；根據甲烷中C、H元素質量比為3：1，所以若二氧化碳質量為4.4g、水的質量為3.6g，則甲烷的質量應為：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式．（至少用到3個量，只用CO₂、H₂O質量或設化學式為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，再求化學式）
4.4gCO₂中含有C元素質量=4.4g×

12

44

×100%=1.2g；
3.6gH₂O中含有H元素質量=3.6g×

1×2

18

×100%=0.4g；
∵C、H元素質量和=1.2g+0.4g=1.6g與可燃物質量恰好相等，∴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原子構成
所以，可燃物的化學式為CH₄．

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