4.《汉代古火井碑序》中记载：“诸葛丞相躬莅视察，改进技法，刳斑竹以导气（气指天然气），引井火以煮盐”。天然气的主要成分是甲烷($\ce{CH_{4}}$)，化学兴趣小组的同学对甲烷燃烧的产物产生了兴趣，请你参与探究。
【提出问题】甲烷在氧气中燃烧后生成哪些物质？
【查阅资料】①含碳元素的物质在氧气中完全燃烧生成$\ce{CO_{2}}$，不完全燃烧生成$\ce{CO}$；②无水$\ce{CuSO_{4}}$是一种白色粉末状固体，遇水变成蓝色；③氢氧化钠溶液可用于吸收二氧化碳。
【猜想与假设】
甲:$\ce{CO_{2}}$、$\ce{H_{2}O}$；
乙:$\ce{CO}$、$\ce{H_{2}O}$；
丙:$\ce{NH_{3}}$、$\ce{CO_{2}}$、$\ce{H_{2}O}$；
丁:$\ce{CO_{2}}$、$\ce{CO}$、$\ce{H_{2}O}$。
(1)有人认为丙同学的猜想是错误的，理由是。
【实验探究】为了验证上述猜想与假设，将甲烷在一定量的$\ce{O_{2}}$中燃烧后的产物依次通过下列装置：

(2)实验中观察到A中，B、E中澄清石灰水变浑浊，D中，由此推断丁同学猜想成立。
(3)装置A、B的顺序不能颠倒，其原因是。
(4)装置B中发生反应的化学方程式为。
【反思与交流】
(5)装置E后添加一个大气球的目的是。

4. (1) 反应物中不含氮元素，生成物中不可能有氨
(2) 白色粉末变成蓝色 黑色粉末变成红色
(3) 气体先通过澄清石灰水后会带出水蒸气，对实验结果造成干扰
(4) $\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$
(5) 一氧化碳有毒，要收集处理尾气

【分析】
首先根据质量守恒定律判断丙的猜想错误；检验甲烷燃烧产物时，需按“先检验水、再检验二氧化碳、除尽二氧化碳后检验一氧化碳、最后处理尾气”的顺序分析各装置作用：
(1) 丙猜想含NH₃，反应物甲烷和氧气不含氮元素，根据质量守恒，生成物不可能有含氮的NH₃；
(2) 丁猜想含H₂O、CO₂、CO，A中无水CuSO₄遇水变蓝，B中澄清石灰水变浑浊，D中CO还原CuO使黑色粉末变红，对应现象即可验证；
(3) 若A、B颠倒，气体通过澄清石灰水会带出水蒸气，干扰燃烧产物中水的检验；
(4) B中是CO₂与澄清石灰水的反应，按要求书写化学方程式；
(5) CO有毒，气球用于收集尾气防止污染空气。
【解析】
(1) 根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，反应物甲烷（CH₄）和氧气（O₂）中不含氮元素，因此生成物不可能含有含氮元素的NH₃，故丙的猜想错误。
(2) 验证丁的猜想：A中无水CuSO₄遇水由白色变为蓝色，证明产物含H₂O；B中澄清石灰水变浑浊，证明含CO₂；C中NaOH溶液吸收剩余CO₂后，D中CO在加热条件下还原CuO，黑色CuO变为红色的Cu，证明含CO，因此观察到A中白色粉末变蓝，D中黑色粉末变红，即可推断丁的猜想成立。
(3) 若A、B顺序颠倒，气体先通过B中的澄清石灰水时，会带出水蒸气，进入A装置后使无水CuSO₄变蓝，无法确定该水是燃烧产物中的还是从澄清石灰水中带出的，会干扰对燃烧产物中水的检验，因此顺序不能颠倒。
(4) 装置B中CO₂与澄清石灰水反应生成碳酸钙沉淀和水，化学方程式为：$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$。
(5) 甲烷不完全燃烧会生成有毒的CO，装置E后添加大气球的目的是收集未反应的CO，防止有毒的CO排放到空气中污染环境。
【答案】
(1) 反应物中不含氮元素，生成物中不可能有氨
(2) 白色粉末变成蓝色；黑色粉末变成红色
(3) 气体先通过澄清石灰水后会带出水蒸气，对实验结果造成干扰
(4) $\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$
(5) 一氧化碳有毒，要收集处理尾气
【知识点】
质量守恒定律、常见气体的检验、化学方程式书写
【点评】
本题为实验探究题，围绕甲烷燃烧产物的检验展开，考查质量守恒定律的应用、常见气体的检验方法、实验装置的作用及尾气处理，需明确各装置功能和检验顺序的逻辑，是化学实验基础的综合应用。
【难度系数】
0.6