一碳化學(xué)是以分子中只含一個(gè)碳原子的化合物(如CO、CH
4等)為原料來(lái)合成一系列化工原料和燃料的化學(xué).
(1)工業(yè)上用天然氣和水蒸氣在高溫條件下發(fā)生反應(yīng),得到CO和H
2,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為
,得到的CO和H
2的混合氣被稱(chēng)為合成氣,合成氣在工業(yè)上可用于合成一系列化工原料和新型燃料,還可用于冶煉某些金屬.
(2)某他學(xué)興趣小組的同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室模擬了合成氣的制備,并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證合成氣的還原性.
I.用甲烷和水蒸氣在高溫條件下反應(yīng)得到合成氣.根據(jù) (1)中所寫(xiě)的化學(xué)方程式.合成氣中CO和H
2的質(zhì)量比為
14:3
14:3
.
Ⅱ.用合成氣還原足量氧化銅.實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示:
[設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟]
①連接好裝置并檢查氣密性.
②裝入藥品,通人一段時(shí)間合成氣.
③分別稱(chēng)量裝置D、E的質(zhì)量.
④緩緩?fù)ㄈ牒铣蓺猓訜嵫b置C,使其充分反應(yīng).
⑤停止加熱,繼續(xù)通入合成氣至恢復(fù)到室溫.
⑥再次分別稱(chēng)量裝置D、E的質(zhì)量.
[完善實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)]經(jīng)過(guò)討論同學(xué)們認(rèn)為,裝置E后還應(yīng)添加一個(gè)酒精燈,并在實(shí)驗(yàn)步驟
②
②
(填實(shí)驗(yàn)步驟的序號(hào))中點(diǎn)燃(點(diǎn)燃前應(yīng)對(duì)氣體驗(yàn)純).
[進(jìn)行實(shí)驗(yàn)]該小組的同學(xué)按上述步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn),并記錄了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù):
①裝置C中出現(xiàn)
紅
紅
色物質(zhì).
②稱(chēng)量數(shù)據(jù)如左表所示.
|
裝置D的質(zhì)量 |
裝置E的質(zhì)量 |
反應(yīng)前 |
292.4g |
198.2g |
反應(yīng)后 |
296.0g |
201.5g |
[現(xiàn)象分析和數(shù)據(jù)處理]
①甲同學(xué)根據(jù)裝置C中的現(xiàn)象,認(rèn)為是合成氣中的CO和H
2還原了CuO.
②乙同學(xué)通過(guò)對(duì)上表數(shù)據(jù)的分析,推測(cè)除了CO和H
2以外,制得的合成氣中可能還有未反應(yīng)的CH
4,且CH
4也還原了CuO.試通過(guò)計(jì)算說(shuō)明他的推測(cè)依據(jù).
該實(shí)驗(yàn)生成物中碳、氫元素的質(zhì)量比與一氧化碳和氫氣還原氧化銅后碳、氫元素的質(zhì)量比不符
該實(shí)驗(yàn)生成物中碳、氫元素的質(zhì)量比與一氧化碳和氫氣還原氧化銅后碳、氫元素的質(zhì)量比不符
[拓展探究]該小組同學(xué)對(duì)于CH
4是否真的能夠還原氧化銅提出了質(zhì)疑并進(jìn)行探究.
查閱資料:甲烷具有還原性,可以還原氧化銅,生成CO
2和H
2O;白色的無(wú)水硫酸銅遇水會(huì)變成藍(lán)色.
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì):該小組同學(xué)擬用純凈的甲烷氣體和如下裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn).
①圖中裝置F中盛放的試劑名稱(chēng)是
澄清的石灰水
澄清的石灰水
.
②圖中裝置的正確連接順序是
HGFI
HGFI
(填字母,且每套裝置限用一次).