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：

	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

①装置C中出现   ▲    色物质。

②称量数据如右表所示。

【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)。

    ▲                                                  

Answer

(1)CH4+H2O=CO+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H。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) 

【解析】略