Question

如圖甲所示，U形管的左端被水和膠塞封閉有甲烷和氯氣（體積比為1：4）的混合氣體，假定氯氣在水中的溶解度可以忽略．將封閉有甲烷和氯氣的混合氣體的裝置放置在有光的地方，讓混合氣體緩慢地反應(yīng)一段時(shí)間．試回答下列問題：
（1）假設(shè)甲烷與氯氣反應(yīng)充分，且只產(chǎn)生一種有機(jī)物，請寫出化學(xué)方程式

 

．
（2）經(jīng)過幾個(gè)小時(shí)的反應(yīng)后，U形管右端的玻璃管中水柱變化是

 

 （填字母序號，下同）．
A．升高B．降低C．不變D．無法確定
（3）U形管左端的氣柱變化是

 

（選最佳答案）．
A．體積增大B．體積減小C．體積減小最后消失D．不變
（4）試解釋U形管右端的玻璃管中水柱變化的原因

 

．
（5）如圖乙所示，某氣體X可能由H₂、CO、CH₄中的一種或幾種組成，將氣體X燃燒后生成的氣體通過
A、B兩個(gè)洗氣瓶．試回答下列問題：
①若A洗氣瓶的質(zhì)量增加，B洗氣瓶的質(zhì)量不變，則氣體X是

 

．
②若A洗氣瓶的質(zhì)量不變，B洗氣瓶的質(zhì)量增加，則氣體X是

 

．
③若A、B兩個(gè)洗氣瓶的質(zhì)量都增加，則氣體X可能是

 

、

 

、

 

、

 

、

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：甲烷的取代反應(yīng)

專題：實(shí)驗(yàn)題

分析：（1）根據(jù)甲烷和氯氣發(fā)生取代反應(yīng)的實(shí)質(zhì)來回答判斷；
（2）根據(jù)大氣壓強(qiáng)原理來判斷U型管右端的玻璃管中水柱變化；
（3）根據(jù)大氣壓強(qiáng)原理來判斷U型管左端的玻璃管中水柱變化；
（4）根據(jù)大氣壓強(qiáng)原理以及氯化氫是易溶于水的氣體來分析判斷；
（5）①A洗氣瓶的質(zhì)量增加，B洗氣瓶的質(zhì)量不變，說明燃燒產(chǎn)物只有水生成，沒有二氧化碳；
②A洗氣瓶的質(zhì)量不變，B洗氣瓶的質(zhì)量增加，說明燃燒產(chǎn)物只有二氧化碳，沒有水，即氣體中不含氫元素；
③A、B兩個(gè)洗氣瓶的質(zhì)量都增加，說明燃燒產(chǎn)物為水和二氧化碳，即氣體中必須含有碳、氫元素．

解答： 解：（1）甲烷中的氫原子可以被氯原子取代，甲烷與氯氣反應(yīng)充分，且只產(chǎn)生一種有機(jī)物即四氯化碳的化學(xué)方程式為：CH₄+4Cl₂

光照

CCl₄+4HCl，
故答案為：CH₄+4Cl₂

光照

CCl₄+4HCl；
（2）經(jīng)過幾個(gè)小時(shí)的反應(yīng)后，消耗氯氣，反應(yīng)中氣體的物質(zhì)的量減少，所以壓強(qiáng)減小，且生成的HCl能夠溶解于水，U型管右端的玻璃管中水柱降低，故答案為：B；
（3）根據(jù)反應(yīng)原理：CH₄+4Cl₂

光照

CCl₄+4HCl，開始消耗氯氣，反應(yīng)中氣體的物質(zhì)的量減少，體積減小，當(dāng)甲烷和氯氣按照體積比為1：4恰好反應(yīng)時(shí)，端的氣柱消失，
故答案為C；
（4）由上述化學(xué)方程式CH₄+4Cl₂

光照

CCl₄+4HCl可知，此反應(yīng)中氣體的物質(zhì)的量減少，且生成的HCl能夠溶解于水，所以左側(cè)壓強(qiáng)減小至零，故右側(cè)玻璃管中的水柱降低，故答案為：由上述化學(xué)方程式可知，此反應(yīng)中氣體的物質(zhì)的量減少，且生成的HCl能夠溶解于水，所以左側(cè)壓強(qiáng)減小至零，故右側(cè)玻璃管中的水柱降低；
（5）H₂、CO、CH₄氣體燃燒，發(fā)生反應(yīng)為：2H₂+O₂

點(diǎn)燃  .

2H₂O，2CO+O₂

點(diǎn)燃  .

2CO₂，CH₄+2O₂

點(diǎn)燃

CO₂+2H₂O；
①若A洗氣瓶的質(zhì)量增加，B洗氣瓶的質(zhì)量不變，A中為濃硫酸，說明A吸收了水，只含有H元素，不含C，因而氣體X為H₂，故答案為：H₂；
②若A洗氣瓶的質(zhì)量不變，B洗氣瓶的質(zhì)量增加，B中為澄清石灰水，澄清石灰水吸收二氧化碳，說明只含有C，不含H，因而氣體X為CO，故答案為：CO；
③若A、B兩個(gè)洗氣瓶的質(zhì)量都增加，說明生成物有二氧化碳、水，所以含有C，H，O元素，則反應(yīng)物中也一定含有這三種元素，物質(zhì)在空氣中燃燒，是和空氣中的氧氣反應(yīng)，氧氣可以由O元素組成，則C，H定是從氣體提供，可能情況有5種，它們分別為：①CH₄、H₂、CO；②CH₄；�、跜H₄、H₂；�、蹸H₄、CO；�、軨O、H₂，
故答案為：CH₄；H₂和CO；CO和CH₄；H₂和CH₄；H₂、CO和CH₄．

點(diǎn)評：本題考查學(xué)生甲烷和氯氣的化學(xué)反應(yīng)原理知識，質(zhì)的檢驗(yàn)與鑒別，難度不大．注意進(jìn)行物質(zhì)檢驗(yàn)時(shí)，要依據(jù)物質(zhì)的特殊性質(zhì)和特征反應(yīng)，準(zhǔn)確根據(jù)反應(yīng)中的明顯現(xiàn)象，如顏色的變化、沉淀的生成和溶解、氣體的產(chǎn)生和氣味、火焰的顏色等，進(jìn)行判斷、推理、驗(yàn)證即可．