Question

8．一碳化学是以分子中只含有一个碳原子的化合物（如CO、CH₄等）为原料合成一系列化工原料和燃料的化学．如图为一碳化学的一种简易流程，回答下列问题：

（1）①利用高炉尾气中的水蒸气与甲烷催化重整得到合成气，化学方程式为CH₄+H₂O$\frac{\underline{\;催化重整\;}}{\;}$CO+3H₂．
②二甲醚（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）课外小组的同学从上述流程中收集到一瓶“合成气”，用下图所示装置进行研究（已知高温条件下，甲烷和氧化铁反应生成CO₂和H₂O，3H₂+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3H₂O+2Fe），以确定“合成气”成分．
①C中一氧化碳与氧化铁反应的化学方程式为3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
②B装置中盛有足量的氢氧化钠颗粒，其作用是吸收水分，除去二氧化碳．
③实验测量D和E的质量反应后分别增加9.0g和8.8g，推测原混合气体的组成为（假设混合气在C装置中反应完全）C（填字母）．
A．CO、H₂、CO₂；   B．CO、H₂、CH₄；   C．CO、H₂、CH₄、CO₂；   D．CO₂、H₂、CH₄．

Answer 1

分析 （1）根据反应物、生成物、反应条件及其质量守恒定律可以书写反应的化学方程式；
（2）高温条件下，一氧化碳和氧化铁反应生成铁和二氧化碳；
二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊；
氢氧化钠固体能够吸收水蒸气和二氧化碳．

解答 解：（1）①水蒸气与甲烷催化重整能够得到一氧化碳和氢气，反应的化学方程式为：CH₄+H₂O$\frac{\underline{\;催化重整\;}}{\;}$CO+3H₂．
故填：CH₄+H₂O$\frac{\underline{\;催化重整\;}}{\;}$CO+3H₂．
②可参与大气循环的、常温为液态的氧化物是水，因此一定条件下一氧化碳和氢气反应生成二甲醚和水，反应的化学方程式为：2CO+4H₂$\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$CH₃OCH₃+H₂O．
故填：2CO+4H₂$\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$CH₃OCH₃+H₂O．
（2）①C中一氧化碳与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为：3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
故填：3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
②B装置中盛有足量的氢氧化钠颗粒，其作用是吸收水分，除去二氧化碳．
故填：吸收水分，除去二氧化碳．
③实验测量D和E的质量反应后分别增加9.0g和8.8g，说明反应生成了9.0g水和8.8g二氧化碳，
设甲烷和水反应生成氢气的质量为x，
3H₂+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3H₂O+2Fe，
6                       54
x                      9.0g
$\frac{6}{x}$=$\frac{54}{9.0g}$，
x=1g，
设甲烷和水反应生成一氧化碳的质量为y，
CH₄+H₂O$\frac{\underline{\;催化重整\;}}{\;}$CO+3H₂，
                           28     6
                            y     1g
$\frac{28}{y}$=$\frac{6}{1g}$，
y=4.7g，
设4.7g一氧化碳和氧化铁反应生成的二氧化碳质量为z，
3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂，
84                             132
4.7g                           z
$\frac{84}{4.7g}$=$\frac{132}{z}$，
z=7.4g，
因为7.4g＜8.8g，因此生成的二氧化碳中一部分来自于甲烷和氧化铁反应，因此原混合气体的组成为CO、H₂、CH₄、CO₂．
故选：C．

点评 合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础．