Question

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

       (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)。

Answer 1

 (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  H₂0的质量：896．0g一292．4g=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。(合理过程均给分)  

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。(合理叙述均给分）

 [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)    (合理答案均给分)。