一碳化学是以分子中只含一个碳原子的化合物(如CO、CH
4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H
2,该反应的化学方程式为
,得到的CO和H
2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H
2的质量比为
14:3
14:3
.
Ⅱ.用合成气还原足量氧化铜.实验装置如图所示:
[设计实验步骤]
①连接好装置并检查气密性.
②装入药品,通人一段时间合成气.
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
②
②
(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
红
红
色物质.
②称量数据如左表所示.
|
装置D的质量 |
装置E的质量 |
反应前 |
292.4g |
198.2g |
反应后 |
296.0g |
201.5g |
[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H
2还原了CuO.
②乙同学通过对上表数据的分析,推测除了CO和H
2以外,制得的合成气中可能还有未反应的CH
4,且CH
4也还原了CuO.试通过计算说明他的推测依据.
该实验生成物中碳、氢元素的质量比与一氧化碳和氢气还原氧化铜后碳、氢元素的质量比不符
该实验生成物中碳、氢元素的质量比与一氧化碳和氢气还原氧化铜后碳、氢元素的质量比不符
[拓展探究]该小组同学对于CH
4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CO
2和H
2O;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图中装置F中盛放的试剂名称是
澄清的石灰水
澄清的石灰水
.
②图中装置的正确连接顺序是
HGFI
HGFI
(填字母,且每套装置限用一次).