Question

【題目】CO2 的資源化利用日趨成為研究熱點。某化學(xué)興趣小組查閱資料發(fā)現(xiàn)：CO2 與 H2 能在催化劑表面反應(yīng)生成 CH4與H2O；CH4與CuO在高溫下反應(yīng)能得到多種產(chǎn)物。為探究上述反應(yīng)，設(shè)計如下裝置：

反應(yīng)一段時間后，興趣小組同學(xué)發(fā)現(xiàn)D中固體由黑色變成紫紅色，E中固體由白色變?yōu)樗{(lán)色（CuSO4·5H2O）。

（1）M的名稱為_____；裝置C的作用是_____。

（2）CO2與H2的反應(yīng)可用下圖表示。請在“反應(yīng)后”的方框內(nèi)畫出除外所有分子的模型_____。

（3）①上述反應(yīng)常使用鎳（Ni）作催化劑。已知鎳元素在周期表中的相關(guān)信息及鎳原子結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示，則n=_____。

②CO2與H2的反應(yīng)過程中，反應(yīng)溫度對CO2轉(zhuǎn)化率的影響如圖所示。實驗時，應(yīng)控制的最佳反應(yīng)溫度是_____℃。

（4）將氣囊中的氣體通入澄清的石灰水，發(fā)現(xiàn)溶液變渾濁。試綜合以上信息，寫出CH4與CuO在高溫下反應(yīng)的化學(xué)方程式：_____。

（5）實驗過程中，B中NaOH溶液共吸收了2.2g CO2氣體。請通過計算確定此時溶液中生成的Na2CO3的質(zhì)量_____。

Answer 1

【答案】酒精燈 干燥氣體或吸收氣體中的水蒸氣 28 350 5.3g

【解析】

二氧化碳和氫氣在催化劑和加熱條件下反應(yīng)生成甲烷和水蒸氣，經(jīng)過B和C裝置，吸收剩余的二氧化碳和水蒸氣后，甲烷和氧化銅在高溫下反應(yīng)，D中固體由黑色變成紫紅色，即由氧化銅變成了銅，E中固體由白色變?yōu)樗{(lán)色（CuSO4·5H2O），說明有水生成，將氣囊中的氣體通入澄清的石灰水，發(fā)現(xiàn)溶液變渾濁，說明有二氧化碳生成，則該反應(yīng)的產(chǎn)物為銅、水和二氧化碳，化學(xué)方程式為。

（1）裝置A中儀器M的名稱是酒精燈；裝置C中盛放的是濃硫酸，濃硫酸具有吸水性，因此該裝置作用是干燥氣體或吸收氣體中的水蒸氣。

（2）根據(jù)題意，二氧化碳和氫氣在催化劑和加熱條件下反應(yīng)生成甲烷和水蒸氣，化學(xué)方程式為： ，根據(jù)化學(xué)方程式可知反應(yīng)后有1個甲烷分子，2個水分子和一個氫氣分子，故圖示為：。

（3）根據(jù)鎳元素信息示意圖或鎳原子結(jié)構(gòu)示意圖可知，Ni為28號元素，所以Ni的核電荷數(shù)為28。根據(jù)圖像可知，當(dāng)反應(yīng)溫度為350℃時，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率最高，生成的甲烷最多，所以最佳反應(yīng)溫度為350℃。

（4）根據(jù)分析可知，CH4與CuO在高溫下反應(yīng)生成銅、水和二氧化碳，化學(xué)方程式為：。

（5）解：設(shè)生成的Na2CO3的質(zhì)量為x 。

答：生成的Na2CO3質(zhì)量為5.3g。