题目内容

5．工业上常用甲烷和水蒸气在高温条件下反应制得CO和H2，该反应的化学方程式为CH4+H2O（气）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO+3H2，反应后得到的混合气体被称为合成气．某兴趣小组的同学利用甲烷及新制得的合成气进行一系列的探究实验．
【探究一】经查阅资料知道：甲烷不与酸碱溶液反应，且具有还原性，还原氧化铜的化学方程式为：CH4+4CuO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2H2O+CO2+4Cu．该小组同学用检验气体产物的方法验证甲烷的还原性，他们拟用纯净的甲烷气体和如图1装置进行实验．

（1）如图装置的正确连接顺序是DACB（填字母）．

（2）装置优化：经过讨论，同学们认为装置E后还应接尾气处理装置．
（3）步骤现象：①连接好装置并检查气密性；②装入药品，通入一段时间合成气；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．该小组的同学按上述步骤进行实验，实验发现装置C中出现红色物质，称量数据如下表所示：
装置D的质量装置E的质量
反应前292.4g198.2g
反应后296.0g201.5g
（4）数据分析：同学们认真分析了实验现象、实验数据和相关性质，认为是新制得的合成气中的CO、H2、CH4（填气体化学式）还原了氧化铜．

分析 （1）根据验证生成物的顺序进行分析，先验证生成水，再验证生成二氧化碳．
（2）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．
（3）反应后装置C中黑色的氧化铜逐渐变为红色的铜．
（4）分析表中数据可知生成物中CO2、H2O的质量，采用极端分析法讨论若全部是CO和H2参与反应得到的CO2、H2O的质量比与全部是甲烷参与反应得到的二者相比较来分析．

解答 解：（1）先验证生成水，再验证生成二氧化碳，以防气体通过石灰水时带出水蒸气从而影响水的验证，故填：DACB．
（2）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，故填：接尾气处理装置．
（3）反应后装置C中黑色的氧化铜逐渐变为红色的铜，所以装置C中的固体是铜，为红色，故填：红．
（4）如果只有CO和H2，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2：1；如果只有CH4还原足量CuO，生成物中碳元素与氢元索的质量比为3：1．现测得CO2的质量：201.5g-198.2g=3.3g，H20的质量：296.0g-292.4g=3.6g
生成物中碳元素与氢元素的质量比：（3.3g×$\frac{12}{44}$）：（3.6g×$\frac{2}{18}$）=9：4，9；4介于2：1和3：1之间，由此可推测出，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．
故答案为：CO、H2、CH4．

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．

练习册系列答案
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15．如图，在一根长100厘米，粗细均匀的木棒左端挂有50克砝码，放砝码的托盘质量不计．右端挂有内盛40g稀硫酸的小桶（小桶质量为10g），以A点为支点时，木棒平衡．向小桶内加入一定质量的碳酸钠固体，恰好完全反应后，木棒失衡．如果将支点移动1.5cm，木棒再次平衡．
（1）移动支点后，支点A距离a点的距离是48.5cm；
（2）加入碳酸钠的质量是多少克？
（3）原硫酸溶液中溶质的质量分数是多少？
16．氢气还原氧化铜实验得到的固体粉末为氧化铜和铜的混合物，科学兴趣小组的同学对该粉末中单质铜的含量进行测定．三组同学各取10克粉末样品置于烧杯中，然后加入不同质量的同浓度的稀硫酸（铜不溶于稀硫酸，氧化铜与稀硫酸反应生成溶于水的硫酸铜和水），充分反应后，对烧杯中剩余固体进行干燥称量．实验数据记录如下：
组别编号样品质量（克）加入稀硫酸质量（克）剩余固体质量（克）
110208.4
210208
310208
（1）分析表中数据可知，第2组实验中的剩余固体是铜．（写出物质名称或符号）
（2）样品中单质铜的质量分数为80%．
（3）加入的稀硫酸溶质质量分数是多少？（写出计算过程）
13．从H2、O2、N2、CO2、CO、SO2六种物质中，按照下列要求，选择适当的物质，将其化学式填入空格中．
（1）可用于人工降雨的固体氧化物CO2
（2）能使带火星的木条复燃气体O2
（3）能使人中毒的气体CO
（4）能在空气中形成酸雨的气体SO2
（5）能够作为气体燃料的单质是H2
（6）空气中含量最多的气体N2．
20．根据下列图示实验装置回答问题．

（1）写出图中标有序号仪器的名称：①试管；②锥形瓶．
（2）选用装置B制O2时发生反应的化学方程式为2H2O2$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H2O+O2↑．
（3）若用装置E收集氧气，导管口开始有气泡放出时，不宜立即收集．当气泡连续、均匀冒出时，再把导管口伸入盛满水的集气瓶．
（4）实验室制取二氧化碳时，可将燃着的木条放到集气瓶口来判断是否已集满CO2气体，实验室不适宜用排水法收集二氧化碳的理由是二氧化碳可溶于水．
（5）若用装置B制取CO2，为了防止气体从长颈漏斗逸出，正确的操作是将长颈漏斗下端管口插到液面以下．
10．据报道，化学家创造出对CO2有较强吸收能力的糖粉状物质--“干水”，其每个颗粒含水95%，外层是二氧化硅．下列说法正确的是（　　）
A．干水吸收CO2 的过程中只发生物理变化
B．干冰和干水是同种物质
C．干水中的分子不再运动
D．干水是一种混合物
17．某烟气脱硫的工业不仅能消除SO2，还能将其转化为石膏（CaSO4•2H2O）等产品，实现“变废为宝”．主要物质转化关系的流程如图：

（1）烟气脱硫的目的是减少SO2排放，从而减少酸雨的形成；
（2）通过设备3后，硫元素的化合价由+4价变为+6价；
（3）在设备1中，通过喷淋水脱去烟气中的SO2，该反应的化学方程式为SO2+H2O=H2SO3．
14．A、B、C、D、E、F均为初中常见的物质．它们之间的关系如图7所示（“→”表示转化关系，部分生成物及反应条件已略去）．A、E由相同元素组成；E是生活中最常见的无色液体；C能使澄清的石灰水变浑浊；单质F在B中燃烧时，火星四射，放出大量热，生成黑色固体；单质F还能与一种蓝色溶液反应，使蓝色溶液变成浅绿色，并生成一种红色固体．

（1）A的化学式是H2O2；
（2）C的一种用途是灭火等；
（3）F在B中燃烧的化学方程式是3Fe+2O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Fe3O4；
（4）F与蓝色溶液反应的化学方程式是Fe+CuSO4=FeSO4+Cu．
15．下面是同学们制取氧气和探究氧气性质的活动．

（1）图A是实验室制取氧气的装置，该反应的文字表达式为高锰酸钾$\stackrel{加热}{→}$锰酸钾+二氧化锰+氧气，仪器a的名称是试管．操作中有很多注意事项，例如在收集氧气时看到气泡从瓶口逸出，应该在水面下用玻璃片盖住瓶口，再将集满氧气的集气瓶正放在桌面上；实验中有些错误操作可能会使试管炸裂，写出为避免试管炸裂的一个正确操作收集完毕先将导管从水中移出，再熄灭酒精灯停止加热（合理均可）．
（2）图B中木炭在氧气中充分燃烧的文字表达式为碳+氧气$\stackrel{点燃}{→}$二氧化碳．实验时，木炭应由上向下缓慢伸入集气瓶中，防止集气瓶中的氧气逸散到空气中．

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