Question

7．据报道，已探明蕴藏量丰富的东海天然气，将于今年年底开采并输入我省，绍兴市是首批受益的城市之一．已知天然气的主要成分是甲烷（CH₄），通常情况下，CH₄是一种无色、无味、难溶于水、密度比空气小的气体．请回答下列问题：
（1）CH₄由两种元素组成，每个CH₄分子中共有10个质子．
（2）CH₄作为一种优质燃料，在空气中完全燃烧的化学方程式为：CH₄+2O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$CO₂+2H₂O．
（3）假如采用如图所示装置收集CH₄气体，则气体入口为b（填“a”或“b”），理由是CH₄密度比空气小．
（4）CH₄另一种重要用途是高温分解制取炭黑（CH₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ C+2H₂）．若要制取1吨炭黑（C），理论上需标准状况下含CH₄ 90%的天然气多少立方米？（已知标准状况下天然气的密度约为0.72千克/米³，假如杂质气体不参与反应）

Answer 1

分析 （1）根据甲烷的化学式进行解答；
（2）根据甲烷反应条件及质量守恒定律书写甲烷燃烧的化学方程式；
（3）根据甲烷的密度小于空气进行分析解答；
（4）根据反应的化学方程式结合题干提供的物质的质量进行分析解答即可．

解答 解：（1）甲烷的化学式为CH₄，可知甲烷由碳、氢两种元素组成；每个CH₄分子由1个碳原子、4个氢原子构成的，则一个分子中共含有5个原子；1个碳原子中含有6个质子，1个氢原子中含有1个质子，则每个CH₄分子中共有6×1+1×4=10个质子．
（2）甲烷在空气中完全燃烧生成二氧化碳和水，其化学方程式为：CH₄+2O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$CO₂+2H₂O；
（3）用洗气瓶来收集甲烷时，因甲烷的密度比空气密度小，所以甲烷气体应从短管进入，把空气从长管排出．
（4）设需要天然气的质量为x
CH₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$C+2H₂
16       12
x        1t
$\frac{16}{12}$=$\frac{x}{1t}$   x≈1.333t=1333kg
理论上需标准状况下含CH₄ 90%的天然气的体积为：1333kg÷90%÷0.72kg/m³≈2057m³
答：理论上需标准状况下含CH₄ 90%的天然气2057立方米．
故答案为：（1）两；10；（2）CH₄+2O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$CO₂+2H₂O；（3）b；CH₄密度比空气小；（4）2057．

点评 本题难度不大，考查同学们结合新信息、灵活运用化学式的含义与有关计算进行分析问题、解决问题的能力．