Question

【题目】天然气是一种比较清洁的化石能源，主要成分是甲烷。某兴趣小组的同学就化学教材上的习题：“设计实验证明甲烷中含有氢元素和碳元素”展开了探究活动。

（查阅资料）（1）用无水醋酸钠和碱石灰两种固体药品，经研磨均匀混合后装入试管中，加热后产生甲烷气体。

（2）通常情况下，甲烷是一种无色无味难溶于水的气体，密度比空气小。

（制取探究）

根据提供的仪器回答：

（1）图中标识a仪器的名称是______。

（2）可以用于实验室制取甲烷的发生装置为______（在A﹣E中选）。

（3）不可收集甲烷的装置为______。

（组成探究）

同学们收集了一瓶纯净的甲烷气体（图1中的A），请根据图中装置完成以下各题：

（1）要将A中的气体通入B装置中，应选图2中的______（填序号）“注水装置

（2）B处是干冷大烧杯，甲烷燃烧后烧杯内壁有______出现，证明甲烷中一定含有氢元素；将B中烧杯迅速正放并向其中滴加______，若______，证明甲烷中一定含有碳元素。

（3）此实验能否证明甲烷是由碳氢元素组成的碳氢化合物______（填“能”或“不能”）

（应用探究）

尿素[CO（NH2）2]是一种常用氮肥。如图为利用天然气制尿素的主要流程。

（1）设备Ⅱ中发生的反应所属的基本反应类型是______。

（2）设备Ⅲ中产生并分离开CO2和H2，进入下一设备使用。依据流程图可判断进入设备Ⅳ的是______（写化学式）。

（3）设备V中发生反应：2NH3+CO2═CO（NH2）2+H2O，若设备Ⅳ合成NH3的质量为17t，则理论上最多可生产______t尿素。（写出计算过程）

Answer 1

【答案】长颈漏斗 A C ② 水雾 澄清石灰水 澄清石灰水变浑浊 不能 置换反应 H2 30

【解析】

（1）根据实验室常用仪器的名称和题中所指仪器的作用进行分析；

（2）根据实验室制取甲烷的反应物是固体，反应条件是加热进行分析；

（3）根据甲烷是一种无色无味难溶于水的气体，密度比空气小进行分析；

（4）根据①②③装置的差异性以及该实验的要求进行分析；

（5）根据烧杯内壁出现水雾，说明甲烷燃烧有水生成，澄清石灰水常用来检验二氧化碳的存在进行分析；

（6）根据质量守恒定律进行分析；

（7）根据设备Ⅱ中发生的反应，是氧气和甲烷反应生成一氧化碳和氢气进行分析；

（8）根据设备Ⅲ中产生并分离出CO2和H2两种物质，依据流程图和质量守恒定律可以判断进入设备Ⅳ的是H2进行分析；

（9）根据化学方程式和题中的数据进行分析。

（1）通过分析题中所指仪器的名称和作用可知，a是长颈漏斗，故答案为：长颈漏斗；

（2）实验室制取甲烷的反应物是固体，反应条件是加热，所以可以用于实验室制取甲烷的发生装置为A，故答案为：A；

（3）甲烷是一种无色无味难溶于水的气体，密度比空气小，所以不可收集甲烷的装置为C故答案为：C；

（4）需要得到平稳的气流还需要能够控制反应的速度，通过水的滴加来实现，因此选择分液漏斗，故选：②；

（5）根据质量守恒定律可知，烧杯内壁上的水中氢元素来自于甲烷，澄清石灰水变浑浊可以证明二氧化碳的存在，二氧化碳中的碳元素来自于甲烷，故答案为：水雾，澄清石灰水，澄清石灰水变浑浊；

（6）甲烷与氧气在点燃的条件下反应生成水和二氧化碳，氧气中含有氧元素，所以无法确定甲烷中是否含有氧元素；

（7）设备Ⅱ中发生的反应，是氧气和甲烷反应生成一氧化碳和氢气，该反应属于置换反应，故答案为：置换反应；

（8）设备Ⅲ中产生并分离出CO2和H2两种物质，依据流程图和质量守恒定律可以判断进入设备Ⅳ的是H2，故答案为：H2；

（9）解：设若生产尿素的质量为x

2NH3+CO2＝CO（NH2）2+H2O

34 60

17t x

＝

x＝30t

答：理论上最多可生产30t尿素