Question

【題目】研究性學習小組進行CH4的制備及性質探究實驗。根據反應：CH3COONa（固體）+NaOH（固體）→ Na2CO3+CH4↑制備氣體。

(1)用CH4氣體分別進行下列實驗：

①通入酸性KMnO4溶液，現象是______________________________。

②在無色玻璃集氣瓶中與C12混合后光照，現象是___________________________。

(2)為了驗證CH4是否具有還原性，某小組設計了如下實驗：

①當玻璃管中的氧化銅由黑色變為紅色時，說明CH4具有還原性。你認為這一結論是否正確？__________（填“正確”或“不正確”），理由是______________________________。

②實驗過程中還觀察到無水CuSO4逐漸變藍，澄清石灰水出現渾濁現象，則CH4與CuO反應的化學方程式為______________________________。

(3)研究小組將CH4通入溴水時，發現溴水逐漸褪色，你認為原因可能是______________。請設計一個實驗方案證明你的結論（用文字表示，不必畫實驗裝置圖）_______________。

Answer 1

【答案】無明顯現象(或高錳酸鉀溶液不褪色) 集氣瓶內氣體顏色變淺，有油狀液體生成 正確 氧化銅中的Cu元素化合價降低，被還原生成了銅，說明CH4具有還原性 CH4+4CuOCO2+4Cu+2H2O 溴單質與甲烷發生了取代反應(或溴單質被甲烷氣體帶走) 用pH試紙檢驗反應前后溶液的pH，如果pH明顯變小，則表明二者可能發生了取代反應(或用pH試紙檢驗反應前后溶液的pH，如果pH沒有明顯變化，則表明溴單質可能被甲烷氣體帶走)

【解析】

(1)①甲烷的化學性質穩定，與酸、堿、溴水以及酸性高錳酸鉀溶液不反應；②甲烷與Cl2混合后光照，發生取代反應，據此分析解答；

(2)①氧化銅由黑色變為紅色，說明氧化銅轉化成了銅，結合氧化還原反應的規律分析解答；②無水CuSO4逐漸變藍，說明有水生成，澄清石灰水出現渾濁，說明有二氧化碳生成，據此分析反應物和生成物書寫方程式；③CH4通入溴水時，發現溴水逐漸褪色，可能是溴被反應掉了或溴被甲烷氣體帶走，如果是甲烷與溴發生了取代反應，則有溴化氫生成，若溴單質被甲烷氣體帶走，則留下的是水，據此分析解答。

(1)①高錳酸鉀具有強氧化性，具有還原性的物質能被高錳酸鉀氧化，能夠使高錳酸鉀褪色，甲烷化學性質穩定，不能被高錳酸鉀溶液氧化，所以高錳酸鉀溶液不褪色，故答案為：無明顯現象(或高錳酸鉀溶液不褪色)；

②氯氣為黃綠色氣體，甲烷可以和氯氣發生取代反應；生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷，其中一氯甲烷為氣體，其余為液體，所以反應現象為集氣瓶內氣體顏色變淺，有油狀液體生成，故答案為：集氣瓶內氣體顏色變淺，有油狀液體生成；

(2)①當玻璃管中的氧化銅由黑色變為紅色時，說明氧化銅中的Cu元素化合價降低，被還原生成了銅，說明CH4具有還原性，故答案為：正確；氧化銅中的Cu元素化合價降低，被還原生成了銅，說明CH4具有還原性；

②五水合硫酸銅為藍色，無水CuSO4逐漸變藍，說明有水生成，澄清石灰水出現渾濁，說明有二氧化碳生成，根據原子守恒，CH4與CuO反應的化學方程式為：CH4+4CuOCO2+4Cu+2H2O，故答案為：CH4+4CuOCO2+4Cu+2H2O；

③CH4通入溴水時，發現溴水逐漸褪色，因甲烷為飽和烴，所以溴單質可能與甲烷發生了取代反應，又因為溴容易揮發，溴單質可能被甲烷氣體帶走，使溴水褪色；假如發生取代反應，必有溴化氫生成，溴化氫極易溶于水，可以用pH試紙檢驗反應前后溶液的pH，如果pH明顯變小，則表明二者可能發生了取代反應；若溴單質被甲烷氣體帶走，溴單質溶于水顯酸性，用pH試紙檢驗反應前后溶液的pH，如果pH沒有明顯變化，則表明溴單質可能被甲烷氣體帶走，故答案為：溴單質與甲烷發生了取代反應；用pH試紙檢驗反應前后溶液的pH，如果pH明顯變小，則表明二者可能發生了取代反應(或溴單質被甲烷氣體帶走；用pH試紙檢驗反應前后溶液的pH，如果pH沒有明顯變化，則表明溴單質可能被甲烷氣體帶走)。