天然气的主要成分是甲烷（CH4）．I．化学兴趣小组的同学对甲烷燃烧的产物产生了兴趣：提出问题甲烷燃烧后生成哪些物质？查阅资料含碳元素的物质完全燃烧生成CO2，不完全燃烧

Question

天然气的主要成分是甲烷（CH₄）．
I．化学兴趣小组的同学对甲烷燃烧的产物产生了兴趣：
【提出问题】甲烷燃烧后生成哪些物质？
【查阅资料】含碳元素的物质完全燃烧生成CO₂，不完全燃烧生成CO；无水CuSO₄遇水变蓝．
【猜想与假设】甲 CO₂、H₂O；乙 CO、H₂O；丙 NH₃、CO₂、H₂O；丁 CO₂、CO、H₂O．
你认为___同学的猜想是错误的，理由是___．
【实验探究】为了验证上述猜想与假设，将甲烷在一定量的O₂中燃烧的产物依次通过如图1所示装置：

（1）A、B装置的顺序能否颠倒？___（填“能”或“否”）．
（2）实验中用纯净O₂而不用空气的原因是___．
（3）实验中观察到A中无水CuSO₄变蓝，B、D中澄清石灰水变浑浊，C中红色粉末变成黑色，由此推断___同学猜想成立．
（4）请写出C中红色粉末变成黑色的化学方程式：___．
【反思与交流】为避免有毒的CO污染环境，所以含碳元素的物质燃烧必须满足的条件是___．
Ⅱ．甲、乙两位同学在学习甲烷性质时，发现甲烷与氢气和一氧化碳性质上有很多相似之处，如密度比空气小，难溶于水，具有可燃性等．但H₂和CO具有还原性，那么甲烷有没有还原性呢？为了验证甲烷是否具有还原性，乙同学设计以下实验装置并进行实验：
【实验装置】

【实验步骤】（假设药品都是足量的）
①分别称量装置A、B、C的质量；②再次分别称量装置A、B、C的质量；
③向玻璃管中装入CuO通一段时间的CH₄
④停止加热，继续通入CH₄至冷却到室温；⑤缓缓通入足量的CH₄，加热装置A，使其充分反应
其合理的操作顺序是___（填序号）．甲同学认为还缺少一个步骤，缺少的步骤是___．
【进行实验】乙同学按照正确的步骤进行实验，并记录了实验现象和数据
①装置A中的黑色粉末变红；装置B中白色粉末变蓝；装置C中石灰水变浑浊
②称量数据如表所示．

	A中玻璃管（含药品）质量	装置B的质量	装置C的质量
反应前	150g	156.6g	256.8g
反应后	147.2g	158.4g	257.9g

【现象分析与数据处理】
根据装置A、B、C中的现象可推知，CH₄与CuO充分反应后的产物依次是___、___、___．
【实验结论】①CH₄___（填“有”或“没有”）还原性．②根据实验数据，甲同学提出甲烷与氧化铜的产物中还含有___．
③装置A中发生的反应方程式为___．

Answer 1

I．【猜想与假设】
根据质量守恒定律可知化学反应前后元素的种类不变，反应物中是甲烷和氧气，不含有氮元素，生成物中不可能生成氨气，所以丙假设错误；
【实验探究】
（1）如果顺序颠倒，由于石灰水中有水，就不能证明混合气体中是否有水；
（2）由于空气中含有水分和二氧化碳，用空气就无法验证混合气体中是否含有水和二氧化碳，因为到底是混合气体中的水和二氧化碳，还是空气中的水和二氧化碳，无法确定；
（3）A中无水CuSO₄变蓝说明混合气体中有水，B中石灰水变浑浊说明混合气体中含有二氧化碳，B中石灰水有两个作用：验证二氧化碳的存在，除去二氧化碳；D中澄清石灰水变浑浊，C中红色粉末变成黑色说明具有还原性气体，且与氧化铁反应能生成二氧化碳，所以说明混合气体中含有一氧化碳；
（4）B中澄清石灰水变浑浊的反应物是氢氧化钙和二氧化碳，生成物是碳酸钙沉淀和水，碳酸钙后面标上沉淀符号；C中红色粉末变成黑色的反应物是一氧化碳和氧化铁，生成物是铁和二氧化碳，用得失氧进行配平，反应条件是高温，写在等号的上边．由于可燃物不完全燃烧能生成一氧化碳，污染环境，所以要让可燃物完全燃烧，所以需要充足的氧气．
Ⅱ．【设计实验步骤】在连接好仪器后需要检查装置的气密性，防止装置漏气；根据实验需要通过质量的改变得出结论，因此需要先分别称量装置A、B、C的质量；向玻璃管中装入CuO通一段时间的CH₄，以排净装置内的空气，防止加热时发生爆炸；然后缓缓通入足量的CH₄，加热装置A，使其充分反应；等反应完再停止加热，继续通入CH₄至冷却到室温，防止铜重新被氧化；最后再次分别称量装置A、B、C的质量，通过数据的变化进行计算；故顺序为；⑥①③⑤④②；
【现象分析与数据处理】根据装置A中的黑色粉末变红；装置B中白色粉末变蓝；装置C中石灰水变浑浊对产物，说明分别产生了Cu  H₂O  CO₂；
【实验结论】①通过实验说明甲烷具有还原性；根据质量守恒定律，生成的二氧化碳中碳元素的质量为0.3g，生成的水中氢元素的质量为0.2g，C：H=3：2 而甲烷中C：H=4：1，因此还生成CO；
②通过实验及计算甲烷和氧化铜加热生成了铜、水、二氧化碳和一氧化碳，故反应的方程式为：2CH₄+7CuO(△.)/()7Cu+4H₂O+CO+CO₂．
故答案为：
I．【猜想与假设】
丙、化学反应前后元素的种类不变而反应前不含氮元素，生成物中不可能生成氨气；
【实验探究】
（1）否；                       
（2）空气中含有CO₂和H₂O干扰对产物的鉴别；
（3）丁；                                  
（4）Fe₂O₃+3CO(高温.)/()  2Fe+3CO₂；
[反思与交流]氧气充足．
Ⅱ．【设计实验步骤】⑥①③⑤④②；检查装置的气密性
【现象分析与数据处理】Cu H₂O CO₂；
【实验结论】①有；CO；
②2CH₄+7CuO(△.)/()7Cu+4H₂O+CO+CO₂