Question

4．實(shí)驗(yàn)室用無(wú)水乙酸鈉和堿石灰混合制甲烷：CH₃COONa+NaOH$→_{△}^{CaO}$CH₄+NaCO₂，為了探究甲烷的化學(xué)性質(zhì)，進(jìn)行了一下實(shí)驗(yàn)，B裝置中的試劑為溴水或酸性 KMnO₄溶液，一段時(shí)間后，無(wú)水硫酸銅變藍(lán)，澄清石灰水渾濁．所需裝置如圖（部分夾持儀器已略去）：

（1）寫(xiě)出H裝置中反應(yīng)的離子方程式：2MnO₄^-+10Cl^-+16H⁺=2Mn²⁺+5Cl₂↑+8H₂O
（2）C裝置中的試劑為濃硫酸，作用是干燥甲烷
（3）實(shí)驗(yàn)測(cè)得消耗的CH₄和CuO的質(zhì)量比為1：20，則D中硬質(zhì)玻璃管內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：CH₄+4CuO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Cu+CO₂+2H₂O
（4）實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，先在G裝置的大試管上套上黑色紙?zhí)祝�反�?yīng)結(jié)束后，取下黑色紙?zhí)�，使收集滿氣體的試管置于光亮處緩慢反應(yīng)-段時(shí)間，觀察到的現(xiàn)象有：
①試管中有少量白霧，②導(dǎo)管內(nèi)液面上升，③試管內(nèi)的氣體顏色逐漸變淺，④試管內(nèi)有油狀液滴出現(xiàn)．
（5）有關(guān)該實(shí)驗(yàn)的說(shuō)法，正確的是B （填字母）．
A．若b裝置中的試劑是溴水，溴水無(wú)明顯變化，說(shuō)明CH4不能與鹵家單質(zhì)反應(yīng)
B．B裝B中是酸性高錳酸鉀溶液，溶液無(wú)明顯變化，說(shuō)明通常情況下甲烷難以被強(qiáng)氧化劑氧化
C．硬質(zhì)玻璃管中的黑色固體粉末變紅，說(shuō)明甲烷具有氧化性
D．G裝置的大試管取下黑色紙?zhí)缀�，光照�?qiáng)度越大，CH₄與Cl₂越易發(fā)生取代反應(yīng)
（6）實(shí)驗(yàn)室還可用碳化鋁（Al₄C₂）固體與H₂O反成制備出反應(yīng)的化學(xué)方程式：Al₄C₂+12H₂O=4Al（OH）₃+3CH₄↑．

Answer 1

分析 A裝置為用無(wú)水乙酸鈉和堿石灰混合制甲烷的裝置，B裝置中的試劑為溴水或酸性 KMnO₄溶液，甲烷不與溴水或酸性高錳酸鉀反應(yīng)，故B中無(wú)明顯現(xiàn)象，C裝置干燥甲烷氣體，故為濃硫酸，干燥的甲烷與氧化銅在D裝置中反應(yīng)，一段時(shí)間后，E中無(wú)水硫酸銅變藍(lán)，F(xiàn)中澄清石灰水渾濁，說(shuō)明生成了二氧化碳和水，則反應(yīng)為：CH₄+4CuO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Cu+CO₂+2H₂O，G中為甲烷與氯氣的光照取代反應(yīng)，H為高錳酸鉀與鹽酸制備氯氣的裝置，據(jù)此分析解答．

解答 解：（1）H裝置中為高錳酸鉀與鹽酸制備氯氣的裝置的反應(yīng)，離子方程式為：2MnO₄^-+10Cl^-+16H⁺=2Mn²⁺+5Cl₂↑+8H₂O；
故答案為：2MnO₄^-+10Cl^-+16H⁺=2Mn²⁺+5Cl₂↑+8H₂O；
（2）分析可知C裝置中為濃硫酸干燥甲烷氣體；
故答案我為：濃硫酸；干燥甲烷；
（3）實(shí)驗(yàn)測(cè)得消耗的CH₄和CuO的質(zhì)量比為1：20，則CH₄和CuO的物質(zhì)的量之比為：$\frac{1}{16}$：$\frac{20}{80}$=1：4，E中無(wú)水硫酸銅變藍(lán)，F(xiàn)中澄清石灰水渾濁，說(shuō)明生成了二氧化碳和水，則反應(yīng)為：CH₄+4CuO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Cu+CO₂+2H₂O；
故答案為：CH₄+4CuO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Cu+CO₂+2H₂O；
（4）G裝置為甲烷與氯氣的光照取代反應(yīng)，生成氯代烴和氯化氫，試管中有少量白霧，試管內(nèi)氣體減少，外界大氣壓使導(dǎo)管內(nèi)液面上升，試管內(nèi)的氣體顏色逐漸變淺，試管內(nèi)有油狀液滴氯代烴出現(xiàn)；
故答案為：試管內(nèi)的氣體顏色逐漸變淺；試管內(nèi)有油狀液滴出現(xiàn)；
（5）A．CH₄能與鹵單質(zhì)光照取代反應(yīng)，A錯(cuò)誤，
B．B中是酸性高錳酸鉀溶液，溶液無(wú)明顯變化，說(shuō)明通常情況下甲烷難以被強(qiáng)氧化劑氧化，B正確，
C．硬質(zhì)玻璃管中的黑色固體粉末變紅，說(shuō)明甲烷具有還原性，C錯(cuò)誤，
D．光照強(qiáng)度與取代反應(yīng)發(fā)生的難易不完全成比例關(guān)系，而且光照太強(qiáng)可能引起氣體爆炸，D錯(cuò)誤，
故答案為：B；
（6）用碳化鋁（Al₄C₂）固體與H₂O反應(yīng)制備出甲烷的化學(xué)方程式為：Al₄C₂+12H₂O=4Al（OH）₃+3CH₄↑；
故答案為：Al₄C₂+12H₂O=4Al（OH）₃+3CH₄↑．

點(diǎn)評(píng) 本題以甲烷與氯氣的取代反應(yīng)為載體考查了實(shí)驗(yàn)室制備甲烷、氯氣的方法，熟悉反應(yīng)原理及甲烷、氯氣化學(xué)性質(zhì)，及發(fā)生取代反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．