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______ CO+3H₂

Answer

（1）根据反应物、生成物和反应条件书写方程式；
Ⅰ、依据方程式中物质的质量比求解；
Ⅱ．[完善实验设计]可根据反应步骤分析解答；
[进行实验]
①可根据氢气和一氧化碳具有还原性分析解答；
[现象分析和数据处理]
②分析表中数据可知生成物中二氧化碳和水的质量，采用极值法分析．若全部是CO和H2参与反应得到的二氧化碳、水的质量比与全部是甲烷参与反应得到的二者相比较，并进而分析对比碳、氢元素的质量比加以判断；
[拓展探究]
①要证明甲烷参与反应，可通过证明反应后的生成物来判断，检验二氧化碳用澄清的石灰水；
②根据反应的过程来确定顺序，且一般验证气体先验证水蒸气，因为气体从溶液中出来会带来部分水蒸气．
【解析】
（1）根据题意，天然气和水蒸气在高温条件下发生反应，得到CO和H2，根据方程式书写要求该方程式为：CH4+H2OCO+3H2；
故答案为：CH4+H2OCO+3H2；
（2）I．根据化学方程式中物质的质量比可知CO和H2的质量比=28：（2×3）=14：3；
故答案为：14：3；
Ⅱ．[完善实验设计]装入药品，通人一段时间合成气的目的是排出试管中的空气，防止发生爆炸，该部分气体并未用于还原氧化铜．而一氧化碳有毒，与氢氧化钠溶液不反应，所以此时在装置末端点燃酒精灯进行尾气处理，防止污染大气；
故答案为：②；
[进行实验]
①氢气和一氧化碳具有还原性，与氧化铜反应生成铜，所以装置C中黑色的氧化铜逐渐变为红色；
故答案为：红；
[现象分析和数据处理]
②反应前后元素的质量不变，如果只有一氧化碳和氢气，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12：3×2=2：1；如果只有甲烷还原足量CuO，生成物中碳元素与氢元索的质量比为12：4=3：1；
现测得二氧化碳的质量：201.5g-198.2g=3.3g，水的质量：296.0g一292.4g=3.6g
∴生成物中碳元素与氢元素的质量比：（3•3g××100%）：（3.6g××100% ）=9：4；
9；4介于2：1和3：1之间，由此可推测出，除了一氧化碳和氢气以外，制得的合成气中可能还有来反应的甲烷，且甲烷也还原了CuO；
故答案为：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]
①要证明甲烷还原氧化铜，只要证明生成物中有二氧化碳和水生成即可，所以F装置应是检验生成二氧化碳的，用澄清石灰水；
故答案为：澄清的石灰水；
②分析该实验的目的可知实验中各装置的用途分别是：装置H是还原CuO，G是用来证明水的生成，F是证明二氧化碳生成，I是处理尾气，所以顺序为HGFI；
故答案为：HGFI