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一碳化学是以分子中只含一个碳原子的化合物(如CO、CH4等)为原料来合成一系列化工原料和燃料的化学,(1)工业上用天然气和水蒸气在高温条件下发生反应,得到CO和H2,该反应的化

时间:2017-10-12
一碳化学是以分子中只含一个碳原子的化合物(如CO、CH4等)为原料来合成一系列化工原料和燃料的化学,
(1)工业上用天然气和水蒸气在高温条件下发生反应,得到CO和H2,该反应的化学方程式为 ,得到的CO和H2的混合气被称为合成气,合成气在工业上可用于合成一系列化工原料和新型燃料,还可用于冶炼某些金属。
(2)某他学兴趣小组的同学在实验室模拟了合成气的制备,并设计实验验证合成气的还原性。
I.用甲烷和水蒸气在高温条件下反应得到合成气.根据(1)中所写的化学方程式。合成气中CO和H2的质量比为
Ⅱ.用合成气还原足量氧化铜。实验装置如下图所示: 【设计买验步骤]
①连接好装置并检查气密性。
②装入药品,通入一段时间合成气。
③分别称量装置D、E的质量。
④缓缓通入合成气,加热装置C,使其充分反应。
⑤停止加热,继续通入合成气至恢复到室温。
⑥再次分别称量装置D、E的质量。
[完善实验设计]经过讨论同学们认为,装置E后还应添加一个酒精灯,并在实验步骤 (填实验步骤的序号)中点燃(点燃前应对气体验纯)。
[进行实验]该小组的同学按上述步骤进行实验,并记录了实验现象和数据:
①装置C中出现 色物质。
②称量数据如下表所示。 [现象分析和数据处理]
①甲同学根据装置C中的现象,认为是合成气中的CO和H2还原了CuO。
②乙同学通过对上表数据的分析,推测除了CO和H2以外,制得的合成气中可能还有未反应的CH4,且
CH4也还原了CuO。试通过计算说明他的推测依据。
③丙同学提出,实验步骤⑤中通入的气体会带走装置E中的部分水蒸气,使实验产生误差。你认为该误差对乙同学的推测结果是否有影响? (选填“是”或“否”,并说明理由)。
[拓展探究]该小组同学对于CH4是否真的能够还原氧化铜提出了质疑并进行探究。
查阅资料:甲烷具有还原性,可以还原氧化铜,生成CO2和H2O; 白色的无水硫酸铜遇水会变成蓝色。
实验设计:该小组同学拟用纯净的甲烷气体和如下装置进行实验。 ①上图装置F中盛放的试剂名称是
②上图装置的正确连接顺序是 (填字母,且每套装置限用一次)。
[实验反思]除了可能是CH4也还原了CuO外,出现上表数据关系还可能是因为 (写出一个原因,并说明理由)。
正确答案:
(1)CH4+H2OCO+3H2
(2)I.14:3
Ⅱ.[完善实验设计]②
[进行实验]红
[现象分析和数据处理]
②如果只有CO和H2还原足量CuO,合成气中CO与H2的分子个数比为1:3。生成物中碳元素与氢元素的质量比为2:1;
如果只有CH4还原足量CuO,生成物中碳元素与氢元索的质量比为3:1;
现测得CO2的质量:201.5g-198.2g=3.3g, H2O的质量:896.0g-292.4g=3.6g
生成物中碳元索与氢元索的质量比:(3·3g×):(3.6g×)=9:4,9:4介于2:1和3:1之间
由此可推测出,除了CO和H2以外,制得的合成气中可能还有来反应的CH4,且CH4也还原了CuO。(合理过程均可)
③否。因为带走水蒸气会使测得的CO2质量偏低,而实际测得的生成物中碳、氢元素的质量比已经大于2 :1,所以对推测结果无影响。(合理叙述均可)
[拓展探究]澄清石灰水; HGFI
[实验反思]因为根据测得数据计算,生成物中碳、氧元素的质量比太置2:1,所以可能是合成气中参与反应的CO与H2的分子个数比大于1:3(或H2未完全参加反应、 生成的水未被完全吸收等) (合理
正确答案:
均可) 。
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