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3. 氢能源是最理想的“绿色能源”之一，有规划地开发和使用氢能源是优化能源结构，实现碳中和的重要措施。氢能源按照生产来源分为“灰氢”“蓝氢”和“绿氢”，具体如图所示。
回答下列问题。
(1)煤炭生成“灰氢”属于
(2)通过反应$\ce{CH_{4} + CO_{2}\xlongequal{催化剂} 2CO + 2H_{2}}$制备的氢气属于
(3)水分解生成“绿氢”时的另一种生成物为
回答下列问题。
(1)煤炭生成“灰氢”属于
化学变化
（填“物理变化”或“化学变化”）。(2)通过反应$\ce{CH_{4} + CO_{2}\xlongequal{催化剂} 2CO + 2H_{2}}$制备的氢气属于
蓝氢
（填“灰氢”“蓝氢”或“绿氢”）。(3)水分解生成“绿氢”时的另一种生成物为
氧气
；写出一种用于制备“绿氢”的可再生能源：太阳能(合理即可)
。答案
3. (1) 化学变化 (2) 蓝氢 (3) 氧气 太阳能(合理即可)
解析
【分析】
本题围绕氢能源的分类及相关化学知识展开，需结合图示信息、化学变化的特征、质量守恒定律等逐一分析：
(1) 判断变化类型需看是否有新物质生成，煤炭生成“灰氢”的过程有新物质产生；
(2) 需根据图示中“蓝氢”的制备原料（天然气）及方式，结合反应的反应物判断所属类别；
(3) 根据质量守恒定律分析水分解的产物，再结合“绿氢”制备的能源要求确定可再生能源。
【解析】
(1) 煤炭与水在高温条件下反应生成“灰氢”，该过程中有新物质氢气等生成，因此属于化学变化；
(2) 图示说明天然气通过重整、碳捕捉制备的氢气为“蓝氢”，反应$\ce{CH_{4} + CO_{2}\xlongequal{催化剂} 2CO + 2H_{2}}$的反应物包含天然气的主要成分$\ce{CH_{4}}$，属于天然气重整过程，符合“蓝氢”的制备特征，因此该反应制备的氢气属于蓝氢；
(3) 根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，水（$\ce{H_{2}O}$）分解生成氢气（$\ce{H_{2}}$），则另一种生成物为氧气（$\ce{O_{2}}$）；制备“绿氢”需使用可再生能源，常见的如太阳能、风能、水能等，任选其一即可，例如太阳能。
【答案】
(1) 化学变化 (2) 蓝氢 (3) 氧气；太阳能(合理即可)
【知识点】
化学变化判断、质量守恒定律、能源分类
【点评】
本题结合氢能源的实际应用考查基础化学知识，难度不大，需准确理解图示信息及相关概念即可解答。
【难度系数】
0.6
本题围绕氢能源的分类及相关化学知识展开，需结合图示信息、化学变化的特征、质量守恒定律等逐一分析：
(1) 判断变化类型需看是否有新物质生成，煤炭生成“灰氢”的过程有新物质产生；
(2) 需根据图示中“蓝氢”的制备原料（天然气）及方式，结合反应的反应物判断所属类别；
(3) 根据质量守恒定律分析水分解的产物，再结合“绿氢”制备的能源要求确定可再生能源。
【解析】
(1) 煤炭与水在高温条件下反应生成“灰氢”，该过程中有新物质氢气等生成，因此属于化学变化；
(2) 图示说明天然气通过重整、碳捕捉制备的氢气为“蓝氢”，反应$\ce{CH_{4} + CO_{2}\xlongequal{催化剂} 2CO + 2H_{2}}$的反应物包含天然气的主要成分$\ce{CH_{4}}$，属于天然气重整过程，符合“蓝氢”的制备特征，因此该反应制备的氢气属于蓝氢；
(3) 根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，水（$\ce{H_{2}O}$）分解生成氢气（$\ce{H_{2}}$），则另一种生成物为氧气（$\ce{O_{2}}$）；制备“绿氢”需使用可再生能源，常见的如太阳能、风能、水能等，任选其一即可，例如太阳能。
【答案】
(1) 化学变化 (2) 蓝氢 (3) 氧气；太阳能(合理即可)
【知识点】
化学变化判断、质量守恒定律、能源分类
【点评】
本题结合氢能源的实际应用考查基础化学知识，难度不大，需准确理解图示信息及相关概念即可解答。
【难度系数】
0.6
4.“能源小管家”社会实践小组调研当地能源利用情况，整理了关于能源和能量的若干说法，其中正确的是(
A.可燃冰就是干冰，主要成分为$\ce{CO_{2}}$
B.化学反应中只有燃烧反应才能放出热量
C.人类利用的能量都是通过化学反应获得的
D.煤、石油、天然气属于化石燃料，是不可再生能源
D
)。A.可燃冰就是干冰，主要成分为$\ce{CO_{2}}$
B.化学反应中只有燃烧反应才能放出热量
C.人类利用的能量都是通过化学反应获得的
D.煤、石油、天然气属于化石燃料，是不可再生能源
答案
4. D 解析 可燃冰是天然气的水合物，主要成分为$\ce{CH_{4}}$,A项错误；化学反应中不是只有燃烧反应才能放出热量，如生石灰与水反应也会放出热量，B项错误；人类利用的能量并不都是通过化学反应获得的，如太阳能、风能等，C项错误；煤、石油、天然气属于化石燃料，是经过亿万年缓慢形成的，在短期内得不到补充，都是不可再生能源，D项正确。
解析
【分析】
本题为能源与能量相关的基础选择题，解题思路是逐一分析每个选项，结合对应化学概念判断正误：A选项需明确可燃冰与干冰的成分差异，B选项要掌握化学反应中放热反应的类型，C选项需了解人类获取能量的多种途径，D选项要牢记化石燃料的分类及能源属性。
【解析】
A选项：可燃冰是天然气水合物，主要成分为甲烷（$\ce{CH_{4}}$），干冰是固态二氧化碳（$\ce{CO_{2}}$），二者成分不同，A错误；
B选项：化学反应中并非只有燃烧反应放热，如生石灰与水的反应也会放出大量热，B错误；
C选项：人类利用的能量不都通过化学反应获得，如太阳能、风能等可直接利用，C错误；
D选项：煤、石油、天然气是古代生物遗骸经亿万年地质变化形成的化石燃料，短期内无法再生，属于不可再生能源，D正确。
【答案】
D
【知识点】
化石燃料、化学反应中的能量变化、能源的分类
【点评】
本题考查能源相关的基础化学概念，需准确记忆常见能源的成分、化学反应的能量变化及能源分类等知识点，难度较低，属于易得分题。
【难度系数】
0.7
本题为能源与能量相关的基础选择题，解题思路是逐一分析每个选项，结合对应化学概念判断正误：A选项需明确可燃冰与干冰的成分差异，B选项要掌握化学反应中放热反应的类型，C选项需了解人类获取能量的多种途径，D选项要牢记化石燃料的分类及能源属性。
【解析】
A选项：可燃冰是天然气水合物，主要成分为甲烷（$\ce{CH_{4}}$），干冰是固态二氧化碳（$\ce{CO_{2}}$），二者成分不同，A错误；
B选项：化学反应中并非只有燃烧反应放热，如生石灰与水的反应也会放出大量热，B错误；
C选项：人类利用的能量不都通过化学反应获得，如太阳能、风能等可直接利用，C错误；
D选项：煤、石油、天然气是古代生物遗骸经亿万年地质变化形成的化石燃料，短期内无法再生，属于不可再生能源，D正确。
【答案】
D
【知识点】
化石燃料、化学反应中的能量变化、能源的分类
【点评】
本题考查能源相关的基础化学概念，需准确记忆常见能源的成分、化学反应的能量变化及能源分类等知识点，难度较低，属于易得分题。
【难度系数】
0.7
5. 请回答下列问题。
(1)化石燃料是当今人类获得能量的主要来源，其中有石油、和天然气，化石燃料都属于（“可再生”或“不可再生”）能源。
(2)石油又叫原油，没有固定的沸点，炼油厂根据石油中各成分沸点的不同将其分离开来，可得到汽油、煤油、柴油、石蜡、沥青等。则说明石油属于（填字母）。
A. 化合物 B. 混合物
C. 纯净物 D. 单质
(3)为了珍惜石油等化石燃料，我们在生产、生活中应如何做？
。
(1)化石燃料是当今人类获得能量的主要来源，其中有石油、和天然气，化石燃料都属于（“可再生”或“不可再生”）能源。
(2)石油又叫原油，没有固定的沸点，炼油厂根据石油中各成分沸点的不同将其分离开来，可得到汽油、煤油、柴油、石蜡、沥青等。则说明石油属于（填字母）。
A. 化合物 B. 混合物
C. 纯净物 D. 单质
(3)为了珍惜石油等化石燃料，我们在生产、生活中应如何做？
。
答案
5. (1) 煤 不可再生 (2) B (3) 节约使用化石能源，寻求石油的代用品，开发和使用新能源和燃料，推广使用乙醇汽油等
解析 (1)煤、石油、天然气等燃料属于化石燃料，都属于不可再生能源。(2)根据石油中各成分沸点的不同将其分离开来，得到汽油、煤油、柴油，说明石油由很多物质组成，属于混合物。(3)节约使用化石能源，寻求石油的代用品，开发和使用新能源和燃料，推广使用乙醇汽油等可以节约化石燃料。
解析 (1)煤、石油、天然气等燃料属于化石燃料，都属于不可再生能源。(2)根据石油中各成分沸点的不同将其分离开来，得到汽油、煤油、柴油，说明石油由很多物质组成，属于混合物。(3)节约使用化石能源，寻求石油的代用品，开发和使用新能源和燃料，推广使用乙醇汽油等可以节约化石燃料。
解析
【分析】
本题考查化石燃料的相关基础知识，解题思路如下：(1) 回忆常见化石燃料的种类，明确能源分类标准：化石燃料包括煤、石油、天然气，这类能源形成周期极长，短期内无法再生，属于不可再生能源；(2) 根据纯净物与混合物的定义判断：纯净物有固定组成和性质，混合物由多种物质组成，石油可通过分馏得到多种不同沸点的产品，说明由多种物质构成，属于混合物；(3) 结合生产生活实际，从节约、替代、开发新能源等角度思考节约化石燃料的可行做法。
【解析】
(1) 常见的化石燃料为煤、石油、天然气，它们是经过漫长地质年代形成的，短期内无法再生，因此属于不可再生能源；
(2) 石油能根据各成分沸点不同分离出汽油、煤油等多种物质，说明石油由多种物质组成，属于混合物，故选B；
(3) 节约化石燃料可从多方面入手，如节约使用化石能源、寻找石油的代用品、开发利用新能源、推广使用乙醇汽油等。
【答案】
(1) 煤；不可再生 (2) B (3) 节约使用化石能源，寻求石油的代用品，开发和使用新能源和燃料，推广使用乙醇汽油等
【知识点】
化石燃料、能源分类、混合物与纯净物的判断
【点评】
本题为化学基础题，围绕化石燃料的核心概念展开，考查学生对基础知识的记忆与理解，难度较低，适合巩固相关知识点。
【难度系数】
0.8
本题考查化石燃料的相关基础知识，解题思路如下：(1) 回忆常见化石燃料的种类，明确能源分类标准：化石燃料包括煤、石油、天然气，这类能源形成周期极长，短期内无法再生，属于不可再生能源；(2) 根据纯净物与混合物的定义判断：纯净物有固定组成和性质，混合物由多种物质组成，石油可通过分馏得到多种不同沸点的产品，说明由多种物质构成，属于混合物；(3) 结合生产生活实际，从节约、替代、开发新能源等角度思考节约化石燃料的可行做法。
【解析】
(1) 常见的化石燃料为煤、石油、天然气，它们是经过漫长地质年代形成的，短期内无法再生，因此属于不可再生能源；
(2) 石油能根据各成分沸点不同分离出汽油、煤油等多种物质，说明石油由多种物质组成，属于混合物，故选B；
(3) 节约化石燃料可从多方面入手，如节约使用化石能源、寻找石油的代用品、开发利用新能源、推广使用乙醇汽油等。
【答案】
(1) 煤；不可再生 (2) B (3) 节约使用化石能源，寻求石油的代用品，开发和使用新能源和燃料，推广使用乙醇汽油等
【知识点】
化石燃料、能源分类、混合物与纯净物的判断
【点评】
本题为化学基础题，围绕化石燃料的核心概念展开，考查学生对基础知识的记忆与理解，难度较低，适合巩固相关知识点。
【难度系数】
0.8
6.《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
(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
【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
反应物中不含氮元素，生成物中不可能有氨
。【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
白色粉末变成蓝色
，B、E中澄清石灰水变浑浊，D中黑色粉末变成红色
，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
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)装置B中发生反应的化学方程式为
$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2}=CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$
。【反思与交流】
(5)装置E后添加一个大气球的目的是
一氧化碳有毒，要收集处理尾气
。答案
6. (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
解析 (1)由于反应物中不含氮元素，生成物中不可能有氨，则丙同学的猜想是错误的。
(2)丁同学猜想成立，即甲烷在氧气中燃烧后生成$\ce{CO_{2}}$、$\ce{CO}$、$\ce{H_{2}O}$,无水$\ce{CuSO_{4}}$是一种白色粉末状固体，遇水变蓝色，则实验中观察到 A 中白色粉末变蓝，B 中澄清石灰水变浑浊，说明生成了水和二氧化碳，一氧化碳与氧化铜在加热的条件下反应生成铜和二氧化碳，则观察到 E 中澄清石灰水变浑浊，D 中黑色粉末变成红色，说明生成了一氧化碳。
(3)由于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，则装置 A、B 的顺序不能颠倒。
(4)装置 B 中发生的反应是二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，反应的化学方程式为$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2}=CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$。
(5)一氧化碳有毒，要收集处理尾气，所以在装置 E 后添加一个大气球。
解析 (1)由于反应物中不含氮元素，生成物中不可能有氨，则丙同学的猜想是错误的。
(2)丁同学猜想成立，即甲烷在氧气中燃烧后生成$\ce{CO_{2}}$、$\ce{CO}$、$\ce{H_{2}O}$,无水$\ce{CuSO_{4}}$是一种白色粉末状固体，遇水变蓝色，则实验中观察到 A 中白色粉末变蓝，B 中澄清石灰水变浑浊，说明生成了水和二氧化碳，一氧化碳与氧化铜在加热的条件下反应生成铜和二氧化碳，则观察到 E 中澄清石灰水变浑浊，D 中黑色粉末变成红色，说明生成了一氧化碳。
(3)由于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，则装置 A、B 的顺序不能颠倒。
(4)装置 B 中发生的反应是二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，反应的化学方程式为$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2}=CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$。
(5)一氧化碳有毒，要收集处理尾气，所以在装置 E 后添加一个大气球。
解析
【分析】
首先，根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，甲烷（$\ce{CH_{4}}$）和氧气（$\ce{O_{2}}$）中不含氮元素，不可能生成含氮元素的$\ce{NH_{3}}$，因此丙的猜想错误。要验证丁的猜想（产物为$\ce{CO_{2}}$、$\ce{CO}$、$\ce{H_{2}O}$），需按顺序检验各产物：①用无水$\ce{CuSO_{4}}$检验水，遇水变蓝；②用澄清石灰水检验$\ce{CO_{2}}$；③用$\ce{NaOH}$溶液吸收剩余$\ce{CO_{2}}$，避免干扰$\ce{CO}$的检验；④利用$\ce{CO}$还原$\ce{CuO}$的反应检验$\ce{CO}$，黑色$\ce{CuO}$变红说明有$\ce{CO}$。装置A、B不能颠倒，因为先通过澄清石灰水会带出水蒸气，干扰水的检验。B中是$\ce{CO_{2}}$与澄清石灰水的反应，尾气中含有毒的$\ce{CO}$，需气球收集处理。
【解析】
(1) 根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，反应物甲烷和氧气中不含氮元素，生成物不可能有含氮元素的$\ce{NH_{3}}$，故丙的猜想错误。
(2) 丁同学猜想成立，产物含$\ce{H_{2}O}$、$\ce{CO_{2}}$、$\ce{CO}$：A中无水$\ce{CuSO_{4}}$遇水变蓝，故A中白色粉末变成蓝色；D中$\ce{CO}$与$\ce{CuO}$加热反应，黑色$\ce{CuO}$被还原为红色$\ce{Cu}$，故D中黑色粉末变成红色。
(3) 若A、B顺序颠倒，气体先通过澄清石灰水时会带出水蒸气，使A中无水$\ce{CuSO_{4}}$变蓝，无法证明燃烧产物中是否含水，干扰水的检验，故顺序不能颠倒。
(4) 装置B中$\ce{CO_{2}}$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) 甲烷不完全燃烧生成有毒的$\ce{CO}$，装置E后添加大气球是为了收集尾气中的$\ce{CO}$，防止其污染空气。
【答案】
(1) 反应物中不含氮元素，根据质量守恒定律，生成物不可能有氨
(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，对水的检验造成干扰
(4) $\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2}=CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$
(5) 收集尾气中的一氧化碳，防止污染空气
【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】
本题围绕甲烷燃烧产物的探究，结合实验装置的功能，考查质量守恒定律的应用、气体检验的顺序、化学方程式书写及尾气处理，需明确各装置的作用和检验逻辑，是一道基础的实验探究题。
【难度系数】
0.5
首先，根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，甲烷（$\ce{CH_{4}}$）和氧气（$\ce{O_{2}}$）中不含氮元素，不可能生成含氮元素的$\ce{NH_{3}}$，因此丙的猜想错误。要验证丁的猜想（产物为$\ce{CO_{2}}$、$\ce{CO}$、$\ce{H_{2}O}$），需按顺序检验各产物：①用无水$\ce{CuSO_{4}}$检验水，遇水变蓝；②用澄清石灰水检验$\ce{CO_{2}}$；③用$\ce{NaOH}$溶液吸收剩余$\ce{CO_{2}}$，避免干扰$\ce{CO}$的检验；④利用$\ce{CO}$还原$\ce{CuO}$的反应检验$\ce{CO}$，黑色$\ce{CuO}$变红说明有$\ce{CO}$。装置A、B不能颠倒，因为先通过澄清石灰水会带出水蒸气，干扰水的检验。B中是$\ce{CO_{2}}$与澄清石灰水的反应，尾气中含有毒的$\ce{CO}$，需气球收集处理。
【解析】
(1) 根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，反应物甲烷和氧气中不含氮元素，生成物不可能有含氮元素的$\ce{NH_{3}}$，故丙的猜想错误。
(2) 丁同学猜想成立，产物含$\ce{H_{2}O}$、$\ce{CO_{2}}$、$\ce{CO}$：A中无水$\ce{CuSO_{4}}$遇水变蓝，故A中白色粉末变成蓝色；D中$\ce{CO}$与$\ce{CuO}$加热反应，黑色$\ce{CuO}$被还原为红色$\ce{Cu}$，故D中黑色粉末变成红色。
(3) 若A、B顺序颠倒，气体先通过澄清石灰水时会带出水蒸气，使A中无水$\ce{CuSO_{4}}$变蓝，无法证明燃烧产物中是否含水，干扰水的检验，故顺序不能颠倒。
(4) 装置B中$\ce{CO_{2}}$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) 甲烷不完全燃烧生成有毒的$\ce{CO}$，装置E后添加大气球是为了收集尾气中的$\ce{CO}$，防止其污染空气。
【答案】
(1) 反应物中不含氮元素，根据质量守恒定律，生成物不可能有氨
(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，对水的检验造成干扰
(4) $\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2}=CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$
(5) 收集尾气中的一氧化碳，防止污染空气
【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】
本题围绕甲烷燃烧产物的探究，结合实验装置的功能，考查质量守恒定律的应用、气体检验的顺序、化学方程式书写及尾气处理，需明确各装置的作用和检验逻辑，是一道基础的实验探究题。
【难度系数】
0.5
6.《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
(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
【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
反应物中不含氮元素,生成物中不可能有氨
。【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
白色粉末变成蓝色
，B、E中澄清石灰水变浑浊，D中黑色粉末变成红色
，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
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)装置B中发生反应的化学方程式为
$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2}=CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$
。【反思与交流】
(5)装置E后添加一个大气球的目的是
一氧化碳有毒,要收集处理尾气
。答案
6. (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
解析 (1)由于反应物中不含氮元素,生成物中不可能有氨,则丙同学的猜想是错误的。
(2)丁同学猜想成立,即甲烷在氧气中燃烧后生成$\ce{CO_{2}}$、$\ce{CO}$、$\ce{H_{2}O}$,无水$\ce{CuSO_{4}}$是一种白色粉末状固体,遇水变蓝色,则实验中观察到A中白色粉末变蓝,B中澄清石灰水变浑浊,说明生成了水和二氧化碳,一氧化碳与氧化铜在加热的条件下反应生成铜和二氧化碳,则观察到E中澄清石灰水变浑浊,D中黑色粉末变成红色,说明生成了一氧化碳。
(3)由于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,则装置A、B的顺序不能颠倒。
(4)装置B中发生的反应是二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水,反应的化学方程式为$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2}=CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$。
(5)一氧化碳有毒,要收集处理尾气,所以在装置E后添加一个大气球。
解析 (1)由于反应物中不含氮元素,生成物中不可能有氨,则丙同学的猜想是错误的。
(2)丁同学猜想成立,即甲烷在氧气中燃烧后生成$\ce{CO_{2}}$、$\ce{CO}$、$\ce{H_{2}O}$,无水$\ce{CuSO_{4}}$是一种白色粉末状固体,遇水变蓝色,则实验中观察到A中白色粉末变蓝,B中澄清石灰水变浑浊,说明生成了水和二氧化碳,一氧化碳与氧化铜在加热的条件下反应生成铜和二氧化碳,则观察到E中澄清石灰水变浑浊,D中黑色粉末变成红色,说明生成了一氧化碳。
(3)由于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,则装置A、B的顺序不能颠倒。
(4)装置B中发生的反应是二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水,反应的化学方程式为$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2}=CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$。
(5)一氧化碳有毒,要收集处理尾气,所以在装置E后添加一个大气球。
解析
【分析】
解决本题需结合质量守恒定律、常见气体的检验方法及实验装置的作用分析：
1. 丙同学猜想含$\ce{NH_{3}}$，根据反应前后元素种类不变，反应物甲烷（$\ce{CH_{4}}$）和$\ce{O_{2}}$中不含氮元素，不可能生成含氮的$\ce{NH_{3}}$，故丙猜想错误。
2. 丁同学猜想产物为$\ce{CO_{2}}$、$\ce{CO}$、$\ce{H_{2}O}$：检验水用无水$\ce{CuSO_{4}}$，遇水变蓝，对应A装置现象；检验$\ce{CO}$利用其还原性，$\ce{CO}$与$\ce{CuO}$加热反应生成红色$\ce{Cu}$和$\ce{CO_{2}}$，对应D装置现象，结合B、E的石灰水变浑浊，可验证丁的猜想。
3. 若A、B顺序颠倒，气体通过B的澄清石灰水会带出水蒸气，会使A中无水$\ce{CuSO_{4}}$变蓝，无法证明燃烧产物中是否含水，干扰实验结果。
4. B中是$\ce{CO_{2}}$与澄清石灰水的反应，据此书写化学方程式。
5. 产物中的$\ce{CO}$有毒，大气球用于收集尾气，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，反应物甲烷和氧气中不含氮元素，因此不可能生成含氮元素的$\ce{NH_{3}}$，故丙同学的猜想错误。
(2) 丁同学猜想成立，产物含$\ce{H_{2}O}$、$\ce{CO_{2}}$、$\ce{CO}$：无水$\ce{CuSO_{4}}$遇水变蓝色，故A中白色粉末变成蓝色；$\ce{CO}$具有还原性，加热时与$\ce{CuO}$反应生成红色的$\ce{Cu}$和$\ce{CO_{2}}$，因此D中黑色粉末变成红色。
(3) 若装置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，后续进入A装置会使无水$\ce{CuSO_{4}}$变蓝，无法确定燃烧产物中是否含有水，对实验结果造成干扰，因此顺序不能颠倒。
(4) 装置B中$\ce{CO_{2}}$与$\ce{Ca(OH)_{2}}$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) 甲烷不完全燃烧生成有毒的$\ce{CO}$，直接排放会污染空气，装置E后的大气球用于收集尾气中的$\ce{CO}$，防止其污染环境。
【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) 收集尾气中的一氧化碳，防止污染空气
【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，结合甲烷燃烧产物的检验，考查质量守恒定律的应用、实验装置作用分析及化学方程式书写，需明确各装置的检验目的，理解实验顺序的逻辑，能有效巩固相关化学核心知识点。
【难度系数】
0.6
解决本题需结合质量守恒定律、常见气体的检验方法及实验装置的作用分析：
1. 丙同学猜想含$\ce{NH_{3}}$，根据反应前后元素种类不变，反应物甲烷（$\ce{CH_{4}}$）和$\ce{O_{2}}$中不含氮元素，不可能生成含氮的$\ce{NH_{3}}$，故丙猜想错误。
2. 丁同学猜想产物为$\ce{CO_{2}}$、$\ce{CO}$、$\ce{H_{2}O}$：检验水用无水$\ce{CuSO_{4}}$，遇水变蓝，对应A装置现象；检验$\ce{CO}$利用其还原性，$\ce{CO}$与$\ce{CuO}$加热反应生成红色$\ce{Cu}$和$\ce{CO_{2}}$，对应D装置现象，结合B、E的石灰水变浑浊，可验证丁的猜想。
3. 若A、B顺序颠倒，气体通过B的澄清石灰水会带出水蒸气，会使A中无水$\ce{CuSO_{4}}$变蓝，无法证明燃烧产物中是否含水，干扰实验结果。
4. B中是$\ce{CO_{2}}$与澄清石灰水的反应，据此书写化学方程式。
5. 产物中的$\ce{CO}$有毒，大气球用于收集尾气，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，反应物甲烷和氧气中不含氮元素，因此不可能生成含氮元素的$\ce{NH_{3}}$，故丙同学的猜想错误。
(2) 丁同学猜想成立，产物含$\ce{H_{2}O}$、$\ce{CO_{2}}$、$\ce{CO}$：无水$\ce{CuSO_{4}}$遇水变蓝色，故A中白色粉末变成蓝色；$\ce{CO}$具有还原性，加热时与$\ce{CuO}$反应生成红色的$\ce{Cu}$和$\ce{CO_{2}}$，因此D中黑色粉末变成红色。
(3) 若装置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，后续进入A装置会使无水$\ce{CuSO_{4}}$变蓝，无法确定燃烧产物中是否含有水，对实验结果造成干扰，因此顺序不能颠倒。
(4) 装置B中$\ce{CO_{2}}$与$\ce{Ca(OH)_{2}}$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) 甲烷不完全燃烧生成有毒的$\ce{CO}$，直接排放会污染空气，装置E后的大气球用于收集尾气中的$\ce{CO}$，防止其污染环境。
【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) 收集尾气中的一氧化碳，防止污染空气
【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，结合甲烷燃烧产物的检验，考查质量守恒定律的应用、实验装置作用分析及化学方程式书写，需明确各装置的检验目的，理解实验顺序的逻辑，能有效巩固相关化学核心知识点。
【难度系数】
0.6
