甲烷（CH4）气体难溶于水，不与浓硫酸、硫酸铜、碱石灰（氢氧化钠和氧化钙的固体混合物）、澄清石灰水等起反应．甲烷具有还原性，在加热条件下与氧化铜发生反应，生成铜、水和二氧

Question

甲烷（CH₄）气体难溶于水，不与浓硫酸、硫酸铜、碱石灰（氢氧化钠和氧化钙的固体混合物）、澄清石灰水等起反应．甲烷具有还原性，在加热条件下与氧化铜发生反应，生成铜、水和二氧化碳．
某化学小组为验证甲烷的组成，设计了如图所示实验．该实验装置气密性良好，实验中所用试剂均足量．

已知装置B、C、D、E中分别盛有浓硫酸、白色无水CuSO₄固体、碱石灰、澄清石灰水，而且已知白色无水CuSO₄固体遇水会变蓝色．
（1）实验步骤：
I．通入甲烷气体．
II．点燃酒精灯加热，反应一段时间后，停止加热．
III．继续通甲烷至玻璃管冷却．
（2）有关现象：
①A中黑色固体变红色；②中C中未见变蓝色；③E中未见出现浑浊．
（3）有关数据：

	A中玻璃管及物质总质量/g	B装置及物质总质量/g	D装置及物质总质量/g
反应前	108.0	212.0	131.0
反应后	106.4	212.9	132.1

请回答下列问题：
（1）实验室若用无水醋酸钠固体和碱石灰混合加热制取甲烷，则发生装置类型与___相同．
A．用石灰石与稀盐酸制二氧化碳B．用过氧化氢制氧气C．用高锰酸钾制氧气
（2）甲烷还原氧化铜的化学方程式为___．
（3）实验过程中通入甲烷的作用各不相同．步骤I是___；步骤II是还原氧化铜；步骤III是___．
（4）请根据该实验数据列计算式，证明甲烷中不含氧元素．相关计算式为___．

Answer 1

（1）实验室若用无水醋酸钠固体和碱石灰混合加热制取甲烷，属于加热固体制取气体，发生装置类型与用高锰酸钾制氧气相同．
（2）由题意可知，甲烷具有还原性，在加热条件下与氧化铜发生反应，生成铜、水和二氧化碳，反应的化学方程式是：CH₄+4CuO(△.)/()4Cu+2H₂O+CO₂．
（3）实验过程中通入甲烷的作用各不相同．由于甲烷是可燃性的气体与空气的混合气体在点燃时易发生爆炸，所以步骤Ⅰ通入甲烷的作用是排尽除去装置中的空气； 由于反应完后的装置中有残留的二氧化碳、水蒸气，所以步骤Ⅱ中通入甲烷的作用是将生成的气体全部排出，减小实验误差．
（4）由A中玻璃管及物质总质量可知，减少的质量就是氧元素的质量为：108.0g-106.4g=1.6g，
生成的二氧化碳和水中氧元素的质量为：（212.9g-212.0g）×(16)/(18)×100%+（131.1g-131.0g）×(32)/(44)×100%=1.6g，所以甲烷中不含有氧元素．
故答为：（1）C；（2）CH₄+4CuO(△.)/()4Cu+2H₂O+CO₂；（3）排尽除去装置中的空气；将生成的气体全部排出，减小实验误差；（4）108.0g-106.4g=（212.9g-212.0g）×(16)/(18)×100%+（131.1g-131.0g）×(32)/(44)×100%=1.6g．