Question

【题目】CO2 的资源化利用日趋成为研究热点。某化学兴趣小组查阅资料发现：CO2 与 H2 能在催化剂表面反应生成 CH4与H2O；CH4与CuO在高温下反应能得到多种产物。为探究上述反应，设计如下装置：

反应一段时间后，兴趣小组同学发现D中固体由黑色变成紫红色，E中固体由白色变为蓝色（CuSO4·5H2O）。

（1）M的名称为_____；装置C的作用是_____。

（2）CO2与H2的反应可用下图表示。请在“反应后”的方框内画出除外所有分子的模型_____。

（3）①上述反应常使用镍（Ni）作催化剂。已知镍元素在周期表中的相关信息及镍原子结构示意图如图所示，则n=_____。

②CO2与H2的反应过程中，反应温度对CO2转化率的影响如图所示。实验时，应控制的最佳反应温度是_____℃。

（4）将气囊中的气体通入澄清的石灰水，发现溶液变浑浊。试综合以上信息，写出CH4与CuO在高温下反应的化学方程式：_____。

（5）实验过程中，B中NaOH溶液共吸收了2.2g CO2气体。请通过计算确定此时溶液中生成的Na2CO3的质量_____。

Answer 1

【答案】酒精灯 干燥气体或吸收气体中的水蒸气 28 350 5.3g

【解析】

二氧化碳和氢气在催化剂和加热条件下反应生成甲烷和水蒸气，经过B和C装置，吸收剩余的二氧化碳和水蒸气后，甲烷和氧化铜在高温下反应，D中固体由黑色变成紫红色，即由氧化铜变成了铜，E中固体由白色变为蓝色（CuSO4·5H2O），说明有水生成，将气囊中的气体通入澄清的石灰水，发现溶液变浑浊，说明有二氧化碳生成，则该反应的产物为铜、水和二氧化碳，化学方程式为。

（1）装置A中仪器M的名称是酒精灯；装置C中盛放的是浓硫酸，浓硫酸具有吸水性，因此该装置作用是干燥气体或吸收气体中的水蒸气。

（2）根据题意，二氧化碳和氢气在催化剂和加热条件下反应生成甲烷和水蒸气，化学方程式为： ，根据化学方程式可知反应后有1个甲烷分子，2个水分子和一个氢气分子，故图示为：。

（3）根据镍元素信息示意图或镍原子结构示意图可知，Ni为28号元素，所以Ni的核电荷数为28。根据图像可知，当反应温度为350℃时，二氧化碳的转化率最高，生成的甲烷最多，所以最佳反应温度为350℃。

（4）根据分析可知，CH4与CuO在高温下反应生成铜、水和二氧化碳，化学方程式为：。

（5）解：设生成的Na2CO3的质量为x 。

答：生成的Na2CO3质量为5.3g。