Question

18．實驗室常用下列裝置來制取、收集氣體．請閱讀資料卡，回答有關問題．

資料：
1、第八屆國際天然氣水合物大會于2014年7月29日在北京召開．據(jù)中國地質調查局相關負責人透露，我國計劃于2015年開始著手開發(fā)“可燃冰”（如圖2）．“可燃冰”主要成分是甲烷水合物，主要分布于深海沉積物或陸域的永久凍土中，1立方米的“可燃冰”可在常溫下釋放164立方米的甲烷和0.8立方米的淡水，被認為是一種潛力較大的能源之一．．
2、通常情況下，甲烷是沒有顏色，沒有氣味的氣體，比空氣輕，極難溶于水．很容易燃燒．甲烷的實驗室制法是：用無水醋酸鈉和堿石灰兩種固態(tài)藥品，經研磨均勻混合后裝入試管中，加熱產生甲烷氣體．
（1）儀器a、b的名稱是錐形瓶、集氣瓶．
（2）實驗室制取和收集甲烷的裝置組合是AC（或AD）；將反應物裝入試管前，應先檢查裝置的氣密性．簡述用排水集氣法收集一瓶甲烷氣體的操作方法當氣泡連續(xù)均勻地放出時，把導管伸入盛滿水的集氣瓶中，導管口有大氣泡冒出時，將導管從瓶口移開，在水下用玻璃片蓋住瓶口，把集氣瓶移出水槽，倒放在桌上；點燃甲烷前一定要先檢驗甲烷的純度．
（3）通過對實驗室制取氣體的學習，你認為實驗室制取氣體的反應，共同點是cd（填序號）．
a．需要加熱    b．需要催化劑c．反應物中沒有氣體參加    d．反應物中必須含有要制取物質的元素
（4）根據(jù)物質的組成對甲烷分類，它屬于有機物 ，具有的物理性質是無色無味的氣體，比空氣輕，極難溶于水．
甲烷除用作燃料外，還是一種很重要的化工原料，在催化劑的作用下，可以將CO_x和CH₄的混合氣體直接轉化為醋酸（CH₃COOH）．若該反應的原子利用率為100%（反應物中的原子全部轉化為目標產物中的原子），則CO_x中的x為2，該反應類型是化合反應．
（5）可燃冰的開采和利用，能緩解人類面臨的能源危機．但開采、利用可燃冰的過程中，還存在著開采技術以及開采過程中可能引發(fā)的溫室效應、海底滑坡及破壞海洋生態(tài)平衡等諸多問題．從科學探究的角度，你認為開采、利用“可燃冰”還應進一步做好氣體的有效收集．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗室常用儀器的名稱和題中所指儀器的作用進行分析；
（2）根據(jù)實驗室制取甲烷的反應物是固體，反應條件是加熱，甲烷的密度比空氣小，難溶于水，制取氣體之前需要檢驗裝置的氣密性，用排水法收集氣體，需要先將集氣瓶裝滿水，再進行收集，點燃可燃性氣體之前需要檢驗氣體的純度等知識進行分析；
（3）根據(jù)制取氣體的反應原理以及各種氣體的性質進行分析；
（4）根據(jù)物質的分類，以及甲烷的物理性質，質量守恒定律進行分析；
（5）根據(jù)開采過程中可能引發(fā)的溫室效應、海底滑坡及破壞海洋生態(tài)平衡等諸多問題進行分析．

解答 解：（1）通過分析題中所指儀器的作用可知，a是錐形瓶，b是集氣瓶；
（2）實驗室制取甲烷的反應物是固體，反應條件是加熱，甲烷的密度比空氣小，難溶于水，所以可用向下排空氣法或排水法收集，則實驗室制取和收集甲烷的裝置組合是AC或AD，制取氣體之前需要檢驗裝置的氣密性，防止裝置漏氣；
用排水法收集一瓶甲烷氣體的操作方法是：當氣泡連續(xù)均勻地放出時，把導管伸入盛滿水的集氣瓶中，集氣瓶口有大氣泡冒出時說明收集滿了，將導管從瓶口移開，在水下用玻璃片蓋住瓶口，把集氣瓶移出水槽，倒放在桌上；點燃甲烷前一定要先檢驗甲烷的純度，防止氣體不純點燃引起爆炸；
（3）通過分析制取氣體的反應原理以及各種氣體的性質可知，實驗室制取氣體的反應，不一定需要加熱，如：大理石和稀鹽酸常溫制取二氧化碳，且該反應也不需要催化劑，但反應物中均沒有氣體參加，且反應物中必須含有要制取物質的元素，共同點是cd；
（4）甲烷中含有碳元素，屬于有機物，具有的物理性質是無色無味的氣體，比空氣輕，極難溶于水；
在催化劑的作用下，可以將CO_x和CH₄的混合氣體直接轉化為醋酸（CH₃COOH）．若該反應的原子利用率為100%，據(jù)反應前后原子的種類和數(shù)目不變，則CO_x中的x為2，該反應滿足化合反應多變一的特點，所以屬于化合反應；
（5）通過分析可知，從科學探究的角度，開采、利用“可燃冰”還應進一步做好：氣體的有效收集，防止其泄露引起的一系列后果；
故答案為：（1）錐形瓶；集氣瓶；
（2）AC（或AD）；氣密性；當氣泡連續(xù)均勻地放出時，把導管伸入盛滿水的集氣瓶中，導管口有大氣泡冒出時，將導管從瓶口移開，在水下用玻璃片蓋住瓶口，把集氣瓶移出水槽，倒放在桌上；純度；
（3）cd；
（4）有機物；無色無味的氣體，比空氣輕，極難溶于水；2；化合反應；
（5）氣體的有效收集．

點評 本題主要考查常見氣體的發(fā)生裝置與收集裝置的探究，發(fā)生裝置依據(jù)反應物的狀態(tài)和反應條件選擇，收集裝置依據(jù)氣體的密度和溶解性選擇，以及物質的性質、反應類型、質量守恒定律等知識，掌握相關知識，即可正確解答．