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】
首先依据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，判断丙的猜想错误；实验装置中，无水CuSO₄用于检验水（遇水变蓝），澄清石灰水用于检验CO₂，NaOH溶液吸收CO₂，CuO在加热条件下与CO反应（黑色变红色），后续澄清石灰水检验生成的CO₂以证明CO存在；实验顺序不能颠倒，否则会干扰水的检验；最后因CO有毒，需进行尾气处理。
【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）仅含C、H、O三种元素，不含氮元素，不可能生成含氮元素的NH₃，因此丙的猜想错误。
(2) 丁同学猜想产物为CO₂、CO、H₂O：A中无水CuSO₄遇产物中的H₂O，白色粉末变为蓝色；B中澄清石灰水变浑浊证明有CO₂；C吸收CO₂后，D中CO与CuO在加热条件下反应，黑色CuO变为红色；E中澄清石灰水变浑浊，证明有CO生成，因此实验现象为A中白色粉末变成蓝色，D中黑色粉末变成红色。
(3) 若A、B顺序颠倒，气体先通过B中的澄清石灰水时，会携带出水蒸气，进入A装置后使无水CuSO₄变蓝，无法证明甲烷燃烧的产物中是否含有水，对实验结果造成干扰，因此顺序不能颠倒。
(4) 装置B中是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尾气中的CO，防止其污染空气。
【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，结合质量守恒定律和常见气体的检验方法，考查学生对实验装置设计原理的理解，需掌握各物质的检验顺序及尾气处理的必要性，是化学实验基础的综合应用。
【难度系数】
0.5