Question

实验室用无水乙酸钠和碱石灰混合制甲烷：CH₃COONa+NaOHCH₄↑+Na₂CO₃，

为了探究甲烷的化学性质，进行了以下实验，B装置中的试剂为溴水或酸性KMnO₄溶液，一段时间后，无水硫酸铜变蓝，澄清石灰水变浑浊。所需装置如图(部分夹持仪器已略去)：

（1）写出H装置中反应的离子方程式：__。

（2）C装置中的试剂为__，作用是__。

（3）实验测得消耗的CH₄和CuO的质量比为1：20，则D中硬质玻璃管内发生反应的化学方程式为__。

（4）实验开始前，先在G装置的大试管上套上黑色纸套，反应结束后，取下黑色纸套，使收集满气体的试管置于光亮处缓慢反应一段时间，观察到的现象有：①试管中有少量白雾；②导管内液面上升；③__；④___。

（5）有关该实验的说法，正确的是__(填字母)。

A.若B装置中的试剂是溴水，溴水无明显变化，说明CH₄不能与卤素单质反应

B.若B装置中是酸性高锰酸钾溶液，溶液无明显变化，说明通常情况下甲烷难以被强氧化剂氧化

C.硬质玻璃管中的黑色固体粉末变红，说明甲烷具有氧化性

D.G装置的大试管取下黑色纸套后，光照强度越大，CH₄与Cl₂越易发生取代反应

（6）实验室还可用碳化铝(Al₄C₃)固体与H₂O反应制备甲烷，写出反应的化学方程式：__。

Answer

2MnO4-+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2↑+8H2O或ClO-+Cl-+2H+=Cl2↑+H2O 浓硫酸 干燥甲烷 CH4+4CuO4Cu+CO2+2H2O 试管内气体颜色逐渐变浅 试管内壁有油状液滴出现 B Al4C3+12H2O=4Al(OH)3+3CH4↑

【解析】

A中进行反应制取CH4，B中溴水或KMnO4，进行CH4的性质实验；D中CH4与CuO反应充分被氧化，生成CO2和H2O；无水硫酸铜，用于检验水，为了防止通过B装置时，引入H2O的杂质会影响实验，因此C为干燥装置，装有浓硫酸；澄清石灰石用于检验CO2，在G中的大试管中进行，CH4和Cl2的取代反应的实验。

(1)装置H是一个固体和液体不加热反应制氯气的装置，故可以选用酸性高锰酸钾、重铬酸钾、次氯酸钙等和浓盐酸反应，离子方程式为2MnO4-+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2↑+8H2O或ClO-+Cl-+2H+=Cl2↑+H2O等。

(2)D中盛放的是氧化铜，所以C装置的作用是干燥甲烷，由于是洗气瓶，只能选用浓硫酸；

(3)实验消耗甲烷和氧化铜质量比为，即物质的量比为，根据原子守恒可得化学方程式为CH4+4CuO4Cu+CO2+2H2O；

(4)在自然光照射下，甲烷能与氯气反应，生成HCl、、、、，由于HCl极易溶于水，故可看到导管内液面上升，试管口产生白雾，试管内气体颜色逐渐变浅，试管内壁有油状液滴出现等现象；

(5)A项，甲烷和溴水不反应，但是甲烷和氯气、溴蒸气等在光照条件下可发生取代反应，错误；

B项，甲烷性质稳定，与强酸、强碱、强氧化剂一般都不能反应，正确；

C项，玻璃管中固体粉末由黑变红，说明氧化铜被还原，体现了甲烷的还原性，错误；

D项，光线太强，反应剧烈可能会产生爆炸等安全事故，错误；

综上B正确；

(6)依题意，碳化铝和水反应生成氢氧化铝和甲烷，因此可写出对应方程式为。