Question

8．某化學(xué)興趣小組為了驗(yàn)證甲烷與水蒸氣經(jīng)高溫催化反應(yīng)得到的混合氣體（以下簡稱“合成氣”）中含有生成的氫氣和一氧化碳，同時檢驗(yàn)“合成氣”中是否含有未反應(yīng)完的甲烷和水蒸氣，進(jìn)行了如圖所示的實(shí)驗(yàn)．
查閱資料知，氧化鐵與氫氣在高溫條件下反應(yīng)生成鐵和水；氧化鐵與甲烷在高溫條件下反應(yīng)生成鐵、二氧化碳和水．

（1）請寫出甲烷與水蒸氣在高溫催化條件下反應(yīng)的化學(xué)方程式CH₄+H₂O$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{高溫}$3H₂+CO．
（2）實(shí)驗(yàn)開始前要先通一會“合成氣”，然后再點(diǎn)燃B處的酒精噴燈，目的是排凈玻璃管中的空氣，防止高溫時引起爆炸．
（3）裝置C和D的連接順序顛倒，會影響實(shí)驗(yàn)操作，原因是不能準(zhǔn)確地測出生成水的質(zhì)量．
（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，測得裝置A、C、D的質(zhì)量均增加，其中裝置C增加了3.6g，裝置D增加了3.3g．假設(shè)加熱時“合成氣”在裝置B中反應(yīng)完全，則可推斷出該“合成氣”的組成物質(zhì)為CO、H₂O、CH₄、H₂（寫化學(xué)式）．
（5）裝置A與E在實(shí)驗(yàn)過程中的作用分別是除去水蒸氣、收集尾氣，防止污染空氣．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)甲烷與水蒸氣在高溫催化條件下反應(yīng)寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（2）根據(jù)可燃性的氣體與空氣的混合氣體在點(diǎn)燃時會發(fā)生爆炸分析；
（3）根據(jù)在該實(shí)驗(yàn)過程中需要測定生成的水蒸氣的質(zhì)量分析回答；
（4）根據(jù)質(zhì)量守恒定律分析判斷物質(zhì)的組成；
（5）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的、裝置的特點(diǎn)分析回答裝置的作用

解答 解：（1）由題意可知，甲烷與水蒸氣在高溫催化條件下反應(yīng)生成了一氧化碳和氫氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式 為：CH₄+H₂O$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{高溫}$3H₂+CO．
（2）由于合成氣是可燃性的氣體，實(shí)驗(yàn)開始前要先通一會“合成氣”，然后再點(diǎn)燃B處的酒精噴燈，目的是：排凈玻璃管中的空氣，防止高溫時引起爆炸．
（3）由于在該實(shí)驗(yàn)過程中需要測定生成的水蒸氣的質(zhì)量，裝置C和D的連接順序顛倒，會影響實(shí)驗(yàn)操作，原因是不能準(zhǔn)確地測出生成水的質(zhì)量；
（4）由A的質(zhì)量增加，說明了混合氣體中含有水蒸氣；C裝置增加的質(zhì)量是生成的水的質(zhì)量，原氣體中含有氫元素，且氫元素質(zhì)量=3.6g×$\frac{2}{18}$×100%=0.4g；D裝置增加的質(zhì)量是反應(yīng)生成的二氧化碳的質(zhì)量，且碳元素質(zhì)量=3.3g×$\frac{12}{44}$×100%=0.9g；甲烷氣體中C、H元素質(zhì)量比=12：（1×4）=3：1，則混合氣體中C、H元素質(zhì)量比=0.9g：0.4g=9：4，因此可判斷混合氣體中含有甲烷同時含有CO、H₂氣體，所以，則可推斷出該“合成氣”的組成物質(zhì)為：CO、H₂O、CH₄、H₂．
（5）裝置A中由濃硫酸，能吸收水分，在實(shí)驗(yàn)過程中的作用是除去水蒸氣；由E裝置的特點(diǎn)可知，E的作用是：收集尾氣．
故答為：（1）CH₄+H₂O$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{高溫}$3H₂+CO；（2）排凈玻璃管中的空氣，防止高溫時引起爆炸：；（3）不能準(zhǔn)確地測出生成水的質(zhì)量；（4）CO、H₂O、CH₄、H₂；（5）除去水蒸氣；收集尾氣，防止污染空氣．

點(diǎn)評 可燃物完全燃燒時，可燃物中的碳元素全部生成二氧化碳，可燃物中的氫元素全部生成水；可燃物完全燃燒生成二氧化碳和水，可判斷可燃物中一定含C、H元素．