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
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: |
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【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。 |
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[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。 |
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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)。 |
参考解答
(1)CH4+H2O![]() (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× ![]() ![]() 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) (合理答案均可) 。 |
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