一碳化學(xué)是以分子中只含一個碳原子的化合物(如CO、CH
4等)為原料來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)在實驗室模擬了合成氣的制備,并設(shè)計實驗驗證合成氣的還原性.
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.實驗裝置如圖所示:
[設(shè)計實驗步驟]
①連接好裝置并檢查氣密性.
②裝入藥品,通人一段時間合成氣.
③分別稱量裝置D、E的質(zhì)量.
④緩緩?fù)ㄈ牒铣蓺,加熱裝置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再次分別稱量裝置D、E的質(zhì)量.
[完善實驗設(shè)計]經(jīng)過討論同學(xué)們認(rèn)為,裝置E后還應(yīng)添加一個酒精燈,并在實驗步驟
②
②
(填實驗步驟的序號)中點燃(點燃前應(yīng)對氣體驗純).
[進行實驗]該小組的同學(xué)按上述步驟進行實驗,并記錄了實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù):
①裝置C中出現(xiàn)
紅
紅
色物質(zhì).
②稱量數(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)通過對上表數(shù)據(jù)的分析,推測除了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.試通過計算說明他的推測依據(jù).
該實驗生成物中碳、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
該實驗生成物中碳、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)對于CH
4是否真的能夠還原氧化銅提出了質(zhì)疑并進行探究.
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;白色的無水硫酸銅遇水會變成藍(lán)色.
實驗設(shè)計:該小組同學(xué)擬用純凈的甲烷氣體和如下裝置進行實驗.
①圖中裝置F中盛放的試劑名稱是
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).