Question

已知碳化铝(Al₄C₃₎与水反应生成氢氧化铝和甲烷。为了探究甲烷性质，某同学设计如下两组实验方案：

甲方案探究甲烷与氧化剂反应（如图1所示）；

乙方案探究甲烷与氯气反应的条件（如图2所示）。

甲方案实验现象：溴水不褪色，无水硫酸铜变蓝色，澄清石灰水变浑浊。

乙方案实验操作过程：通过排饱和食盐水的方法收集两瓶甲烷与氯气（体积比为1:4）的混合气体，I瓶放在光亮处，Ⅱ瓶用预先准备好的黑色纸套套上，按图2安装好装置，并加紧弹簧夹a和b。

(1)碳化铝与稀硫酸反应的化学方程式为____________________。

(2)实验甲中浓硫酸的作用是_______________，集气瓶中收集到的气体_________（填“能”或“不能”）直接排入空气中。

(3)下列对甲方案实验中的有关现象与结论的叙述都正确的是_________（填标号）。

A．酸性高锰酸钾溶液不褪色，结论是通常条件下甲烷不能与强氧化剂反应

B．硬质玻璃管里黑色粉末无颜色变化，结论是甲烷不与氧化铜反应

C．硬质玻璃管里黑色粉末变红色，推断氧化铜与甲烷反应只生成水和二氧化碳

D．甲烷不能与溴水反应，推知甲烷不能与卤素单质反应

(4)写出甲方案实验中硬质玻璃管里可能发生反应的化学方程式：________________（假设消耗甲烷与氧化铜的物质的量之比为2:7）。

(5)一段时间后，观察到图2装置中出现的实验现象是____________________；然后打开弹簧夹a、b，观察到的实验现象是______________________。

Answer

(1) Al4C3+6H2 SO4=2Al2( SO4)3+3CH4↑；(2)干燥甲烷；不能；(3)A；(4) 2CH4+7CuO7Cu+CO2↑+4H2O； (5)在I瓶中，气体颜色逐渐变浅，瓶壁上出现油状液滴，Ⅱ瓶中无现象；水倒吸入I瓶中，同时I瓶中出现少量白雾，Ⅱ瓶中无现象。

【解析】

试题分析：（1）根据信息碳化铝与水反应生成氢氧化铝和甲烷，则反应方程式为：Al4C3+6H2 SO4=2Al2( SO4)3+3CH4↑；（2）浓硫酸作用是干燥甲烷；收集到气体是甲烷，甲烷是可燃性气体，因此不能直接排放到空气中，需要点燃处理；(3)A、甲烷的化学性质相对稳定，不能使酸性高锰酸钾溶液和溴水褪色，因此通常条件下不能与强氧化剂反应，故正确；B、根据实验现象：无水硫酸铜变蓝，说明产生H2O，石灰水变浑浊，说明产生CO2，故错误；C、需要验证集气瓶中收集到气体的成分，故错误；D、甲烷和氯气在光照条件下发生取代反应，故错误；(4)根据实验现象，因此反应方程式2CH4+7CuO7Cu+CO2↑+4H2O；（5）图2，发生取代反应，生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷和氯化氢，其中一氯甲烷为气体，其他为液体，在I瓶中，气体颜色逐渐变浅，瓶壁上出现油状液滴，Ⅱ瓶中无现象；水倒吸入I瓶中，同时I瓶中出现少量白雾，Ⅱ瓶中无现象。

考点：考查实验方案设计的评价、实验基本操作、取代反应等知识。