《2025年暑假Happy假日八年级化学人教版五四制》

21. 目前,家庭普遍使用天然气,其主要成分是甲烷,甲烷燃烧后的产物有什么? 同学们开展了以下探究:
【提出问题】甲烷燃烧后生成哪些物质?
【猜想与假设】
(1)猜想一:CO₂、H₂O
猜想二:CO、H₂O
猜想三:CO₂、CO、H₂O
【查阅资料】白色无水 CuSO₄ 粉末遇水变蓝色;氢氧化钠能吸收二氧化碳。
【设计并进行实验】将甲烷在一定量的纯净氧气中燃烧的产物依次通过下图装置(假设 C 中氢氧化钠溶液足量),进行验证。

(2)请根据实验现象,填写实验结论。
|实验现象|实验结论|
|----|----|
|A 中白色粉末变为蓝色,B、E 中石灰水变浑浊,D 中黑色粉末变成紫红色|猜想三成立|
(3)实验过程中 C 装置的作用是吸收CO₂，防止干扰CO的检验,D 装置中发生反应的化学方程式为$CO + CuO\xlongequal{\Delta}Cu + CO₂$。
(4)实验过程中用纯净 O₂ 而不用空气的原因是空气中含有CO₂和H₂O（或空气会干扰对产物的鉴别）。
(5)实验过程中 A、B 装置的顺序不能颠倒,原因是若颠倒，无法确定水是燃烧产物还是来自澄清石灰水。
【反思与交流】
(6)有同学认为该装置需改进,你的改进建议是在E装置后加一个尾气处理装置（合理即可）。

答案： 【解析】：
### （1）猜想与假设
根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，甲烷由碳、氢元素组成，氧气由氧元素组成，甲烷燃烧产物可能有$CO_2$、$H_2O$；也可能不完全燃烧生成$CO$、$H_2O$；还可能生成$CO_2$、$CO$、$H_2O$。所以猜想二为$CO$、$H_2O$。
### （2）实验结论
$A$中白色粉末变为蓝色，说明有水生成；$B$中石灰水变浑浊，说明有二氧化碳生成；$D$中黑色粉末变成紫红色，$E$中石灰水变浑浊，说明有一氧化碳生成（一氧化碳还原氧化铜生成铜和二氧化碳）。所以猜想三成立。
### （3）实验装置作用及反应方程式
$C$装置中氢氧化钠溶液足量，作用是吸收$B$中没反应完的二氧化碳，防止对一氧化碳的检验造成干扰。
$D$装置中一氧化碳还原氧化铜，发生反应的化学方程式为$CO + CuO\xlongequal{\Delta}Cu + CO_2$。
### （4）实验用纯净$O_2$原因
空气中含有二氧化碳和水蒸气，会干扰对甲烷燃烧产物的检验。
### （5）$A$、$B$装置顺序不能颠倒原因
若颠倒，气体从$B$装置中带出水蒸气，就无法确定$A$中使无水硫酸铜变蓝的水蒸气是燃烧产物还是从$B$中带出的。
### （6）装置改进建议
因为一氧化碳有毒，会污染空气，所以在$E$装置后加一个尾气处理装置（如点燃或用气球收集）。
【答案】：
(1)$\boldsymbol{CO、H_2O}$
(2) **三**
(3) **吸收$\boldsymbol{CO_2}$，防止干扰$\boldsymbol{CO}$的检验**；$\boldsymbol{CO + CuO\xlongequal{\Delta}Cu + CO_2}$
(4) **空气中含有$\boldsymbol{CO_2}$和$\boldsymbol{H_2O}$（或空气会干扰对产物的鉴别）**
(5) **若颠倒，无法确定水是燃烧产物还是来自澄清石灰水**
(6) **在$\boldsymbol{E}$装置后加一个尾气处理装置（合理即可）**