题目内容
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
（2）某他学兴趣小组的同学在实验室模拟了合成气的制备，并设计实验验证合成气的还原性．
I．用甲烷和水蒸气在高温条件下反应得到合成气．根据 （1）中所写的化学方程式．合成气中CO和H2的质量比为
Ⅱ．用合成气还原足量氧化铜．实验装置如图所示：
[设计实验步骤]
①连接好装置并检查气密性．
②装入药品，通人一段时间合成气．
③分别称量装置D、E的质量．
④缓缓通入合成气，加热装置C，使其充分反应．
⑤停止加热，继续通入合成气至恢复到室温．
⑥再次分别称量装置D、E的质量．
[完善实验设计]经过讨论同学们认为，装置E后还应添加一个酒精灯，并在实验步骤
[进行实验]该小组的同学按上述步骤进行实验，并记录了实验现象和数据：
①装置C中出现
②称量数据如左表所示．
[现象分析和数据处理]
①甲同学根据装置C中的现象，认为是合成气中的CO和H2还原了CuO．
②乙同学通过对上表数据的分析，推测除了CO和H2以外，制得的合成气中可能还有未反应的CH4，且CH4也还原了CuO．试通过计算说明他的推测依据．
[拓展探究]该小组同学对于CH4是否真的能够还原氧化铜提出了质疑并进行探究．
查阅资料：甲烷具有还原性，可以还原氧化铜，生成CO2和H2O；白色的无水硫酸铜遇水会变成蓝色．
实验设计：该小组同学拟用纯净的甲烷气体和如下装置进行实验．
①图中装置F中盛放的试剂名称是
②图中装置的正确连接顺序是
（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
CH4+H2O
CO+3H2
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CH4+H2O
CO+3H2
，得到的CO和H2的混合气被称为合成气，合成气在工业上可用于合成一系列化工原料和新型燃料，还可用于冶炼某些金属．
| ||
（2）某他学兴趣小组的同学在实验室模拟了合成气的制备，并设计实验验证合成气的还原性．
I．用甲烷和水蒸气在高温条件下反应得到合成气．根据 （1）中所写的化学方程式．合成气中CO和H2的质量比为
14：3
14：3
．Ⅱ．用合成气还原足量氧化铜．实验装置如图所示：
[设计实验步骤]
①连接好装置并检查气密性．
②装入药品，通人一段时间合成气．
③分别称量装置D、E的质量．
④缓缓通入合成气，加热装置C，使其充分反应．
⑤停止加热，继续通入合成气至恢复到室温．
⑥再次分别称量装置D、E的质量．
[完善实验设计]经过讨论同学们认为，装置E后还应添加一个酒精灯，并在实验步骤
②
②
（填实验步骤的序号）中点燃（点燃前应对气体验纯）．[进行实验]该小组的同学按上述步骤进行实验，并记录了实验现象和数据：
①装置C中出现
红
红
色物质．②称量数据如左表所示．
| 装置D的质量 | 装置E的质量 | |
| 反应前 | 292.4g | 198.2g |
| 反应后 | 296.0g | 201.5g |
①甲同学根据装置C中的现象，认为是合成气中的CO和H2还原了CuO．
②乙同学通过对上表数据的分析，推测除了CO和H2以外，制得的合成气中可能还有未反应的CH4，且CH4也还原了CuO．试通过计算说明他的推测依据．
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
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]该小组同学对于CH4是否真的能够还原氧化铜提出了质疑并进行探究．
查阅资料：甲烷具有还原性，可以还原氧化铜，生成CO2和H2O；白色的无水硫酸铜遇水会变成蓝色．
实验设计：该小组同学拟用纯净的甲烷气体和如下装置进行实验．
①图中装置F中盛放的试剂名称是
澄清的石灰水
澄清的石灰水
．②图中装置的正确连接顺序是
HGFI
HGFI
（填字母，且每套装置限用一次）．分析：（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．
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．
解答：解：（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+H2O
CO+3H2；
故答案为：CH4+H2O
CO+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
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故答案为：CH4+H2O
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（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×
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| 44 |
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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
点评：本题是一道较为综合的实验探究题，可以很好的培养学生分析问题解决问题的能力，要依据题目所给的信息细心分析解答．
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