17.工業(yè)上用天然氣和水蒸氣在高溫條件下發(fā)生反應(yīng)得到CO和H
2,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH
4+H
2O=CO+3H
2,得到的CO 和H
2的混合氣被稱為合成氣,合成氣在工業(yè)上可用于合成一系列化工原料和新型燃料,還可用于冶煉某些金屬.某化學(xué)興趣小組的同學(xué)在實驗室模擬了合成氣的制備,并設(shè)計實驗驗證合成氣的還原性.用合成氣還原足量氧化銅,實驗裝置如圖1所示:
【設(shè)計買驗步驟】
①連接好裝置并檢查氣密性. ②裝入藥品,分別稱量裝置D、E的質(zhì)量.
③連接好裝置,通入合成氣一段時間. ④緩緩?fù)ㄈ牒铣蓺,加熱裝置C,使其充分反應(yīng).
⑤停止加熱,繼續(xù)通入合成氣至恢復(fù)到室溫.⑥再次分別稱量裝置D、E的質(zhì)量.
【完善實驗設(shè)計】
經(jīng)過討論同學(xué)們認為,裝置E后還應(yīng)添加一個酒精燈,并在實驗步驟②(填實驗步驟
的序號)中點燃(點燃前應(yīng)對氣體驗純).
【進行實驗】該小組的同學(xué)按上述步驟進行實驗,并記錄了實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù):
| 裝置D的質(zhì)量 | 裝置E的質(zhì)量 |
反應(yīng)前 | 292.4g | 198.2g |
反應(yīng)后 | 296.0g | 201.5g |
①裝置C中出現(xiàn)紅色物質(zhì).
②稱量數(shù)據(jù)如表所示.
【現(xiàn)象分析和數(shù)據(jù)處理】
①甲同學(xué)根據(jù)裝置C中的現(xiàn)象,認為是合成氣中的CO和H
2還原了CuO.
②乙同學(xué)通過對上表數(shù)據(jù)的分析,推測除了CO和H
2以外,制得的合成氣中可能還有未反應(yīng)的CH
4,且CH
4也還原了CuO.試通過計算說明他的推測依據(jù).
③丙同學(xué)提出,實驗步驟⑤中通入的氣體會帶走裝置E中的部分水蒸氣,使實驗產(chǎn)生誤差.你認為該誤差對乙同學(xué)的推測結(jié)果是否有影響?否
因為帶走水蒸氣會使測得的CO
2質(zhì)量偏低,而實際測得的生成物中碳、氫元素的質(zhì)量比已經(jīng)大于2:1,所以對推測結(jié)果無影響 (選填“是”或“否”,并說明理由).
【拓展探究】該小組同學(xué)對于CH
4是否真的能夠還原氧化銅提出了質(zhì)疑并進行探究.
查閱資料:甲烷具有還原性,可以還原氧化銅,生成CO
2和H
2O;
白色的無水硫酸銅遇水會變成藍色.
實驗設(shè)計:該小組同學(xué)擬用純凈的甲烷氣體和如圖2裝置進行實驗.
①圖2裝置F中盛放的試劑名稱是澄清石灰水.
②圖2裝置的正確連接順序是HGFI(填字母,且每套裝置限用一次).
實驗反思:除了可能是CH
4也還原了CuO外,出現(xiàn)上表數(shù)據(jù)關(guān)系還可能是因為因為根據(jù)測得數(shù)據(jù)計算,生成物中碳、氧元素的質(zhì)量比值2:1,所以可能是合成氣中參與反應(yīng)的CO與H
2的分子個數(shù)比大于1:3(或H
2未完全參加反應(yīng)、生成的水未被完全吸收等)
不用填(寫出一個原因,并說明理由).