Question

【題目】小華所在的化學興趣小組同學，在學習燃料的合理利用與開發后，對“天然氣的主要成分甲烷燃燒后的氣體產物是什么”產生了興趣。他們在老師的指導下進行探究，請你參與探究并回答下列問題：

（提出問題）甲烷燃燒后生成哪些氣體物質？

（查閱資料）①含碳元素的物質完全燃燒生成CO2，不完全燃燒生成CO；②白色無水硫酸銅粉末遇水變藍色。

（猜想假設）猜想Ⅰ：CO2、H2O；猜想Ⅱ：CO、H2O；猜想Ⅲ：_____。

（實驗設計）將甲烷在一定量純凈氧氣中燃燒的產物依次通過A～E裝置（部分夾持、固定裝置省略）進行實驗：

觀察到的現象：①A中白色粉末變為藍色；②B、E中澄清石灰水變渾濁；③D中紅棕色粉末變成黑色。

（實驗結論）根據以上實驗現象可推斷出猜想_____成立。

（反思交流）（1）裝置B的作用是鑒別是否有_____生成，其中發生反應的化學方程式為_____；裝置C的作用是_____。

（2）實驗過程中用純凈的氧氣而不用空氣的原因是空氣中含有_____，影響實驗結果。

（實驗改進）小明認為圖示實驗裝置有缺陷，還應該在C、D裝置之間增加一個裝有澄清石灰水的洗氣瓶。請你幫小明說明理由：_____。

（拓展延伸）日常生活中使用含碳燃料時，請你說出一條防止一氧化碳中毒的方法：_____。

Answer 1

【答案】CO2、CO、H2O Ⅲ 二氧化碳 CO2+Ca（OH）2＝CaCO3↓+H2O 吸收二氧化碳 水蒸氣和二氧化碳 檢驗二氧化碳是否被完全吸收 開窗通風，保持空氣流通

【解析】

[猜想假設]根據質量守恒定律，甲烷分子式為CH4，與O2反應，則生成物為碳氧化合物、氫氧化合物，所以生成物為CO或CO2、H2O，當氧氣足量，則生成CO2、H2O，當氧氣少量，則生成CO、H2O，而當氧氣適量時，甲烷部分完全燃燒，部分不完全燃燒，則生成物就為CO、CO2、H2O的混合物，所以除了上述兩個猜想外，猜想Ⅲ則為三者混合物；故填：CO2、CO、H2O。

[實驗結論]①中硫酸銅變藍色，說明有水蒸氣存在，②澄清石灰水變渾濁說明有二氧化碳存在，③紅棕色氧化鐵被還原為黑色固體鐵，說明有一氧化碳存在，將氧化鐵還原，根據三個實驗現象推斷生成物中有CO2、CO、H2O，所以猜想Ⅲ成立；故填：Ⅲ。

[反思交流]（1）澄清石灰水與二氧化碳生成碳酸鈣沉淀，可使石灰水變渾濁，是二氧化碳重要性質，所以用澄清石灰水作為檢驗二氧化碳的試劑使用，同時二氧化碳可被氫氧化鈉吸收，避免混入一氧化碳，對后面實驗造成影響；故填：二氧化碳；CO2+Ca（OH）2=CaCO3↓+H2O；吸收二氧化碳。

（2）實驗是為了驗證甲烷可以與氧氣反應生成二氧化碳和水，如果用空氣進行燃燒反應，那空氣中的二氧化碳與水也可以發生上述的實驗現象，不足以證明甲烷與氧氣反應可以生成二氧化碳和水；故填：水蒸氣和二氧化碳。

[實驗改進]由于二氧化碳的生成量未知，同時加入氫氧化鈉溶液的量是否能把二氧化碳全部吸收也未知，而在C、D之間加入一個澄清石灰水的洗氣瓶后，可以通過觀察澄清石灰有無變渾濁現象，判斷二氧化碳是否還有殘存。故填：檢驗二氧化碳是否被完全吸收。

[拓展延伸]根據上述實驗可知，含碳燃料在氧氣充足的情況下，不會產生一氧化碳，所以給予充足的氧氣，可以有效避免一氧化碳生成，最簡單方法就是增加空氣流動，保證氧氣的充足；故填：開窗通風，保持空氣流通。