Question

某研究性學(xué)習(xí)小組探究碳化鋁的性質(zhì)：發(fā)現(xiàn)碳化鋁與水在常溫下劇烈反應(yīng)，生成大量氣體和白色沉淀，該沉淀既能溶于鹽酸也能溶于NaOH溶液，該小組同學(xué)為了探究氣體產(chǎn)物的組成，設(shè)計(jì)出如圖1所示實(shí)驗(yàn)：

（1）利用碳化鋁制取氣體，圖2裝置中適合作為氣體發(fā)生裝置的是

 

．

（2）正確選擇發(fā)生裝置后，連接裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．一段時(shí)間后，硬質(zhì)玻璃管C中黑色粉末變成紅色，干燥管D中白色粉末變成藍(lán)色，裝置E中澄清石灰水變渾濁，尾氣燃燒產(chǎn)生藍(lán)色火焰．
①干燥管D中的試劑可能是

 

，其作用是

 

．
②根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，某同學(xué)得出下列推論，其中正確的是

 

．
a．氣體與氧化銅在一定條件下反應(yīng)，氧化產(chǎn)物只有二氧化碳
b．氣體與氧化銅在一定條件下反應(yīng)，產(chǎn)物一定有水和二氧化碳，可能有一氧化碳
c．氣體與氧化銅在一定條件下反應(yīng)，產(chǎn)物一定有水、二氧化碳和一氧化碳
d．氣體具有還原性，氧化產(chǎn)物可能有多種
（3）實(shí)驗(yàn)完畢后，要先后熄滅C和F處的酒精燈，應(yīng)后熄滅的是

 

處酒精燈，理由是

 

．
（4）若最后在F處點(diǎn)燃?xì)怏w與在A處產(chǎn)生的氣體相同，實(shí)驗(yàn)前系統(tǒng)內(nèi)的空氣已排盡，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)結(jié)束后，C裝置減輕12.8g，D裝置增重7.2g，E裝置增重8.8g（假定D、E吸收氣體是完全的），則A、C處發(fā)生反應(yīng)的方程式分別為

 

、

 

．
（5）如圖3所示，U型透明玻璃管的左端封閉有A處產(chǎn)生氣體和氯氣的混合氣，將該裝置放在日光燈下．一段時(shí)間后（不考慮水與氯氣的反應(yīng)），下列關(guān)于U型管中可能出現(xiàn)的現(xiàn)象的敘述中正確的是

 

a．U型管左側(cè)會(huì)有油狀液滴出現(xiàn)
b．溶液很快變成藍(lán)色
c．氣柱縮小，右端液柱下降
d．氣柱膨脹，右端玻璃管中液體溢出．

Answer 1

考點(diǎn)：性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）根據(jù)制取氣體的反應(yīng)特點(diǎn)選擇發(fā)生裝置；
（2）①根據(jù)一段時(shí)間后，干燥管D中白色粉末變成藍(lán)色等現(xiàn)象，可知干燥管D中的試劑可能是 無水硫酸銅，其作用是 檢驗(yàn)甲烷與氧化銅反應(yīng)的產(chǎn)物是否含有水；
②根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，可知?dú)怏w與氧化銅在一定條件下反應(yīng)，產(chǎn)物一定有水和二氧化碳，可能有一氧化碳，氣體具有還原性，氧化產(chǎn)物可能有多種；
（3）實(shí)驗(yàn)完畢后，應(yīng)后熄滅的是 C處酒精燈，理由是 停止加熱C玻璃管后，繼續(xù)通入甲烷至玻璃管冷卻，避免熾熱銅粉被氧化；尾氣是可燃?xì)怏w，可能含有有毒的CO，要用燃燒法除去；
（4）若最后在F處點(diǎn)燃?xì)怏w與在A處產(chǎn)生的氣體相同，說明無一氧化碳生成，由C裝置減輕12.8g，可推知參加反應(yīng)的氧化銅的質(zhì)量為：12.8×

80

16

=64g，其中氧元素的質(zhì)量為12.8g；由D裝置增重7.2g，可推知生成水的質(zhì)量為7.2g，其中氫、氧元素質(zhì)量分別為：0.8g、6.4g；由E裝置增重8.8g可知生成二氧化碳的質(zhì)量為8.8g，其中含碳、氧元素的質(zhì)量分別為：2.4g、6.4g；然后根據(jù)元素守恒可知：與氧化銅反應(yīng)的氣體是甲烷，則根據(jù)反應(yīng)物和生成物可得出A、C處發(fā)生反應(yīng)的方程式分別為 Al₄C₃+12H₂O=4Al（OH）₃+3CH₄↑、CH₄+4CuO

△   .

4Cu+CO₂+2H₂O；
（5）根據(jù)甲烷和氯氣發(fā)生取代反應(yīng)的原理以及產(chǎn)物性質(zhì)判斷．

解答： 解：（1）根據(jù)碳化鋁與水在常溫下劇烈反應(yīng)，生成大量氣體，故利用碳化鋁制取氣體，圖2中適合作為氣體發(fā)生裝置的是Ⅰ，因?yàn)檠b置Ⅰ適合于固體和液體在常溫下制取氣體，而且能夠很好的控制反應(yīng)的進(jìn)行和開始，并能夠控制反應(yīng)速率，故答案為：Ⅰ；
（2）①根據(jù)一段時(shí)間后，干燥管D中白色粉末變成藍(lán)色等現(xiàn)象，可知干燥管D中的試劑可能是 無水硫酸銅，其作用是 檢驗(yàn)甲烷與氧化銅反應(yīng)的產(chǎn)物是否含有水，
故答案為：無水硫酸銅；檢驗(yàn)甲烷與氧化銅反應(yīng)的產(chǎn)物是否含有水；
②根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，可知?dú)怏w與氧化銅在一定條件下反應(yīng)，產(chǎn)物一定有水和二氧化碳，可能有一氧化碳，氣體具有還原性，氧化產(chǎn)物可能有多種；故答案為：bd；
（3）實(shí)驗(yàn)完畢后，應(yīng)后熄滅的是 C處酒精燈，理由是 停止加熱C玻璃管后，繼續(xù)通入甲烷至玻璃管冷卻，避免熾熱銅粉被氧化；尾氣是可燃?xì)怏w，可能含有有毒的CO，要用燃燒法除去，故答案為：C；停止加熱C玻璃管后，繼續(xù)通入甲烷至玻璃管冷卻，避免熾熱銅粉被氧化，且尾氣是可燃?xì)怏w，可能含有有毒的CO，要用燃燒法除去；
（4）若最后在F處點(diǎn)燃?xì)怏w與在A處產(chǎn)生的氣體相同，說明無一氧化碳生成，由C裝置減輕12.8g，可推知參加反應(yīng)的氧化銅的質(zhì)量為：12.8×

80

16

=64g，其中氧元素的質(zhì)量為12.8g；由D裝置增重7.2g，可推知生成水的質(zhì)量為7.2g，其中氫、氧元素質(zhì)量分別為：0.8g、6.4g；由E裝置增重8.8g可知生成二氧化碳的質(zhì)量為8.8g，其中含碳、氧元素的質(zhì)量分別為：2.4g、6.4g；然后根據(jù)元素守恒可知：與氧化銅反應(yīng)的氣體是甲烷，則A、C處發(fā)生反應(yīng)的方程式分別為 Al₄C₃+12H₂O=4Al（OH）₃+3CH₄↑、CH₄+4CuO

△   .

4Cu+CO₂+2H₂O，
故答案為：Al₄C₃+12H₂O=4Al（OH）₃+3CH₄↑；CH₄+4CuO

△   .

4Cu+CO₂+2H₂O；
（5）甲烷與氯氣反應(yīng)，產(chǎn)生不溶于水的油狀有機(jī)物和氯化氫，消耗氯氣，且生成的HCl能夠溶解于水，氣體的物質(zhì)的量減少，所以壓強(qiáng)減小，U型管右端的玻璃管中水柱降低，由于HCl溶解于水顯酸性，能使紫色石蕊試液變紅色，故答案為：ac．

點(diǎn)評(píng)：本題屬于信息型的實(shí)驗(yàn)探究題，難度不大，準(zhǔn)確理解實(shí)驗(yàn)裝置的作用，為明確實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)?zāi)康幕�礎(chǔ)和前提．