有机物和有机合成材料

现象：甲烷安静燃烧，火焰呈淡蓝色；干冷烧杯内壁出现水雾；涂石灰水的烧杯内壁变浑浊。结论：产物是水和二氧化碳，由质量守恒可推出甲烷中一定含碳、氢两种元素，反应为 $\mathrm{CH_4 + 2O_2 \xrightarrow{\text{点燃}} CO_2 + 2H_2O}$。

为什么要用两只烧杯、且有先后：水雾容易被后来的热气蒸发掉，所以必须先干冷烧杯验水，再验二氧化碳；顺序颠倒就看不到水雾了。烧杯必须干燥，否则原有的水会造成干扰。

安全提醒：点燃甲烷前一定要检验纯度。甲烷与空气混合后遇火可能爆炸，煤矿瓦斯爆炸、家用天然气泄漏事故都由此而来；一旦闻到气味应先开窗通风、关闭阀门，不要开灯或打火。

操作：从每块布上抽出少量纤维，用镊子夹住，在酒精灯外焰上点燃，注意闻气味（用手轻轻扇向鼻子，不可直接凑近），熄灭后观察灰烬并用手捏一捏。

判断依据：有烧纸气味、灰烬细软可捻成粉的是纯棉（纤维素）；有烧焦羽毛气味、灰烬为黑色松脆小球的是羊毛（蛋白质）；燃烧时先熔缩成球、气味刺鼻、冷却后小球硬而捏不碎的是涤纶（合成纤维）。

注意与延伸：① 只取少量纤维，不要点燃整块布；② 必须在通风处进行，实验后用湿布压灭余火。为什么羊毛闻起来像烧头发：因为头发和羊毛的主要成分都是蛋白质，受热分解产生同样的含氮化合物。这也提示我们，蛋白质受热会变性，所以高温洗涤会让羊毛衫缩水变硬。

第一步 · 写出并配平化学方程式：$\mathrm{CH_4 + 2O_2 \xrightarrow{\text{点燃}} CO_2 + 2H_2O}$。第二步 · 标出已知量与待求量的质量关系。$\mathrm{CH_4}$ 为 16，$2\mathrm{O_2}$ 为 $2 \times 32 = 64$，$\mathrm{CO_2}$ 为 44。设需氧气 $x$、生成二氧化碳 $y$：

$\mathrm{CH_4} : 2\mathrm{O_2} : \mathrm{CO_2} = 16 : 64 : 44 \qquad 8\ \text{kg} : x : y$

第三步 · 列比例式求氧气：$\dfrac{16}{64} = \dfrac{8\ \text{kg}}{x}$，解得 $x = \dfrac{64 \times 8}{16} = 32\ \text{kg}$。第四步 · 列比例式求二氧化碳：$\dfrac{16}{44} = \dfrac{8\ \text{kg}}{y}$，解得 $y = \dfrac{44 \times 8}{16} = 22\ \text{kg}$。第五步 · 检验单位与合理性：单位均为千克，正确；再用质量守恒验算，生成水为 $\dfrac{36 \times 8}{16} = 18\ \text{kg}$，而 $8 + 32 = 40 = 22 + 18$，完全吻合。答：需氧气 $32$ 千克，生成二氧化碳 $22$ 千克。读出结论：烧掉 $8$ 千克天然气就排出 $22$ 千克二氧化碳，比燃料本身还重——因为产物里加进了空气中的氧。这正是「节约用气就是减少碳排放」的算术依据。