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8.天然气是一种重要的“非石油化”能源.其水合物是一种在高压、低温条件下由水和天然气形成的冰态物--可燃冰,主要分布在海底和陆地冻土带沉积物中.经勘探发现天然气水合物存储量巨大.请回答下列问题:
(1)甲烷--氧气燃料电池是将化学能能转化为电能能的装置.CH4在空气中燃烧时,将干冷的小烧杯罩在火焰上方,可观察到烧杯内壁有小水珠或水雾.
(2)CH4可合成多种无机物和有机物.研究CH4和CO2反应生成CO和H2,重大意义在
于减少CO2排放;我国科研人员首先发现CH4可直接分解获得C6H6和H2,其化学方程式为6CH4═C6H6+9H2.
(3)CH4与H2O(气)反应生成CO2、H2的化学方程式是CH4+2H2O(气)═CO2+4H2.
(4)天然气水合物中,水分子形成一种空间笼状结构,CH4和少量的N2、CO2等分子填入笼内的空隙中,无固定的化学计量关系.则天然气水合物属于混合物(填“纯净物”或“混合物”).若某种天然气水合物中CH4存在的形式是CH4•5.75H2O,则两者质量比m(CH4):m(H2O)为32:207.
(5)将天然气从其冰态物中分离出来,有下列3种方法:
①在一定温度下,降低压强使气体从水合物中分离出来;
②在一定压力下,升温蒸发使气体从水合物中分离出来;
③通过加入甲醇或盐类等物质,可降低水合物的凝固点.

分析 (1)燃料电池是把化学能转化成电能的装置;甲烷燃烧生成二氧化碳和水;
(2)控制二氧化碳在空气中含量的升高可以控制温室效应;根据反应物和生成物及其质量守恒定律可以书写化学方程式;
(3)根据反应物和生成物及其质量守恒定律可以书写化学方程式;
(4)根据物质的分类及两种物质质量比的计算方法分析;
(5)根据将天然气从其冰态物中分离的方法分析.

解答 解:(1)甲烷----氧气燃料电池是将化学能转化为电能的装置;甲烷在空气中燃烧时生成水,所以将干冷的小烧杯罩在火焰上方,可观察到烧杯内壁有水滴出现;
(2 )CH4可合成多种无机物和有机物.研究CH4和CO2反应生成CO和H2,重大意义在于能减少二氧化碳的排放,减缓温室效应;CH4可直接分解获得C6H6和H2,化学方程式为:6CH4═C6H6+9H2;
(3)CH4与H2O(气)反应生成CO2、H2的化学方程式为:CH4+2H2O(气)═CO2+4H2;
(4)天然气水合物属于混合物;若某种天然气水合物中CH4存在的形式是CH4•5.75H2O,则两者质量比m(CH4):m(H2O)为:(12+4):(2+16)×5.75=32:207;
(5)将天然气从其冰态物中分离的方法有:①在一定温度下,降低压强使气体从水合物中分离出来;②在一定压力下,升温蒸发使气体从水合物中分离出来;
③通过加入甲醇或盐类等物质,可降低水合物的凝固点.
故答案为:(1)化学能;电能;小水珠或水雾;
(2)减少CO2排放、或减缓温室效应、或转化CO2;   6CH4═C6H6+9H2;
(3)CH4+2H2O(气)═CO2+4H2;
(4)混合物;   32:207;  (5)①降低压强;    ②升温蒸发;

点评 解答本题要掌握化学方程式的书写方法和能量转化等方面的知识,只有这样才能对相关方面的问题做出正确的判断.

练习册系列答案
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16.在不用酸碱指示剂的情况下,某兴趣小组的同学做完氢氧化钠与稀硫酸的中和反应实验后,对所得溶液中的溶质成分产生了兴趣,请你与他们一起进行以下探究.
【提出问题】溶液中的溶质有哪些物质?
【作出猜想】甲、乙、丙、丁四位同学分别作出了如下猜想:
甲同学:溶液中的溶质只有Na2SO4一种物质.
乙同学:溶液中的溶质有Na2SO4和硫酸两种物质.
丙同学:溶液中的溶质有Na2SO4和NaOH两种物质.
丁同学:溶液中的溶质有Na2SO4、NaOH和H2SO4三种物质.
【查阅资料】①Na2SO4溶液显中性.
②Al与强碱NaOH溶液反应生成偏铝酸钠(NaAlO2)和另外一种物质.
【实验验证】
实验操作实验现象实验结论
乙同学
实验
取中和反应后的溶液少许于试管中,将表面反复打磨后的铝片放入试管内的溶液中铝片逐渐溶解,并有大量气泡冒出,收集气体点燃,火焰呈淡蓝色乙同学
猜想成立
丙同学
实验
取中和反应后的溶液少许于试管中,向试管内滴加几滴无色酚酞试液无色溶液变成红色丙同学
猜想成立
【交流讨论】(1)戊同学根据所学化学知识和乙、丙两同学的实验现象,首先肯定甲、丁两同学的猜想都不成立,戊同学认为丁同学的猜想不成立的理由是NaOH和H2SO4因能发生反应,不能同时存在.经过进一步分析,戊同学认为乙同学的猜想也不成立,他的理由又是滴入酚酞试液后,溶液变红色,说明溶液呈碱性,溶液中不可能含有硫酸.该兴趣小组的同学经过充分讨论,一致认为丙同学的猜想成立.
(2)乙同学实验中铝片一定要反复打磨,除去表面的致密的保护膜,否则干扰实验现象和结论.
【总结反思】(1)在分析反应后所得物质的成分时,除考虑生成物外,还要考虑反应物是否有剩余.
(2)做氢氧化钠与稀硫酸反应实验时,可先向氢氧化钠溶液中逐滴滴加稀硫酸,边滴加
边振荡,然后用PH试纸(多次)测定反应后溶液的pH,当pH为7时停止滴加稀硫酸,就可控制反应后溶液中的溶质只有Na2SO4.用PH试纸测定溶液pH的方法是用玻璃棒蘸取溶液滴在PH试纸上,把试纸呈现的颜色与标准比色卡对照.
【拓展提高】(1)生活中能否用铝制品来盛放强碱性溶液?不能(选填“能”或“不能”)
(2)乙同学的实验中铝片与氢氧化钠溶液发生了反应,请写出铝与该溶液中的溶质和溶剂共同发生反应的化学方程式2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑.
17.某无色废液样品中溶质可能含有Na2CO3和Na2SO4中的一种或两种,某化学小组同学为了确认溶质是什么,设计并进行如下探究活动:
【探究实验】
张南同学的实验:
取溶液样品少许(约试管容积的$\frac{1}{3}$)于试管中,向其中滴加几滴稀硝酸,溶液中有气泡产生,可确定有Na2CO3;而后向其中滴加几滴Ba(NO3)2溶液,出现白色沉淀,确定溶质还含有Na2SO4.请就此实验得出溶质含Na2SO4的结论做出评价不正确,加入的硝酸量过少,若只消耗了部分碳酸钠,加入硝酸钡产生白色沉淀,有可能是剩余碳酸钠与硝酸钡反应产生的白色沉淀,无法证明硫酸钠的存在.
小岗同学的实验:
取溶液样品少许(约试管容积的$\frac{1}{3}$)于试管中,向其中滴加足量稀盐酸,溶液中有气泡产生,反应的化学方程式是Na2CO3+2HCl═2NaCl+H2O+CO2↑;而后向其中滴加几滴BaCl2溶液,出现白色沉淀,确定溶质含有Na2CO3和Na2SO4.
【反思与总结】
反思一:废溶液随意倒进下水道,会对环境造成污染,若要把废溶液中的溶质Na2CO3都转化为Na2SO4,并得到Na2SO4晶体回收,要进行的操作是先向废液中加入适量的加入适量的稀硫酸,而后再进行蒸发(填操作名称).
反思二:由上述实验总结,用化学实验的方法验证同一溶液中两种溶质存在时,不仅对所加试剂与被检验物质能发生反应,而且有明显的实验现象,还需要考虑所加试剂对另一种物质的检验不产生干扰,才能确认这两种物质的存在.

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