Question

16．一碳化学是以分子中只含有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．CO是从煤的气化或合成气得到的．

（1）合成气可通过天然气的重整得到，如CH₄+H₂O=CO+3H₂合成气可制二甲醚，二甲醚被称为21世纪的新型燃料．合成气还可用于冶炼金属，用它冶炼铁的部分生产过程示意如图1：
二甲醚（CH₃OCH₃）可由合成气（CO和H₂）在一定的条件下制的．用合成气制二甲醚时，还产生了一种可参与大气循环的、常温为液态的氧化物，写出该反应的化学方程式：2CO+4H₂$\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$CH₃OCH₃+H₂O．
（2）化学兴趣小组的同学为了测定某赤铁矿石中氧化铁的质量分数．
甲同学取一定质量的赤铁矿粉与过量的木炭粉混合后，用如图2所示装置以合理的操作步骤测定（假设杂质始终不发生变化）．
①实验中持续通入干燥的氮气．加热前缓缓通入一段时间
②停止加热前是否需要先断开a和b的连接处以防止倒吸？为什么？不需要断开，需要持续通入氮气．
③如果氢氧化钠溶液对二氧化碳的吸收是完全的，那么甲同学用氢氧化钠溶液的质最变化测定出氧化铁的质量分数将偏小（选填“偏大”、“偏小”或“准确”），原因是氢氧化钠增重的质量因一氧化碳的生成和气体带走的水蒸气而偏小．

Answer 1

分析 （1）根据一氧化碳和氢气在一定条件下生成甲醚和水进行分析；
（2）①由于装置内空气中的氧气能与碳反应生成二氧化碳，据此分析通入氮气的作用；
②根据装置内压强的变化分析反应结束后，熄灭喷灯的火焰后，马上停止通入N₂，出现的后果；
③根据反应会生成一氧化碳和气体带走一部分水蒸气造成氢氧化钠溶液质量的减少分析．

解答 解：（1）一氧化碳和氢气在一定条件下生成甲醚和水，化学方程式为：2CO+4H₂$\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$CH₃OCH₃+H₂O；
（2）①由题意实验的目的可知，由于装置内空气中的氧气能与碳反应生成二氧化碳，影响实验测定的准确性．所以通入氮气的作用是：将装置内的空气排尽；
②反应结束后，微粒防止还原出的铁重新被氧化，还需要继续通入氮气；
③由于在高温条件下，碳与氧化铁也会生成一氧化碳，如果氢氧化钠溶液是足量的，对二氧化碳的吸收是完全的，那么甲同学用氢氧化钠溶液的增重测定出氧化铁的质量分数将偏小，其理由：使氢氧化钠增重的质量因一氧化碳的生成和气体带走的水蒸气而偏小．
故答案为：（1）2CO+4H₂$\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$CH₃OCH₃+H₂O；
（2）①将装置内的空气排尽；
②不需要断开，还需要继续通入氮气；
③偏小，氢氧化钠增重的质量因一氧化碳的生成和气体带走的水蒸气而偏小．

点评 本题主要考查了化学方程式的书写及计算及其高炉炼铁等方面的内容．还考查了实验设计的问题，有关实验方案的设计和对实验方案的评价是中考的热点之一，设计实验方案时，要注意用最少的药品和最简单的方法；关于对实验设计方案的评价，要在两个方面考虑，一是方案是否可行，能否达到实验目的；二是设计的方法进行比较，那种方法更简便．