Question

【題目】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(jiǎn)稱“合成氣”）中含有生成的氫氣和一氧化碳，同時(shí)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(qǐng)寫(xiě)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 ．

（2）實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前要先通一會(huì)“合成氣”，然后再點(diǎn)燃B處的酒精噴燈，目的是 ．

（3）裝置C和D的連接順序顛倒，會(huì)影響實(shí)驗(yàn)操作，原因是 ．

（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，測(cè)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(shí)“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 （寫(xiě)化學(xué)式）．

（5）裝置A與E在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的作用分別是 、 ．

Answer 1

【答案】（1）CH4+H2O3H2+CO；（2）排凈玻璃管中的空氣，防止高溫時(shí)引起爆炸：；（3）不能準(zhǔn)確地測(cè)出生成水的質(zhì)量；（4）CO、H2、CH4、CO2；（5）除去水蒸氣；收集尾氣，防止污染空氣．

【解析】（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+H2O3H2+CO．（2）由于合成氣是可燃性的氣體，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前要先通一會(huì)“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(shí)引起爆炸．（3）由于在該實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要測(cè)定生成的水蒸氣的質(zhì)量，裝置C和D的連接順序顛倒，會(huì)影響實(shí)驗(yàn)操作，原因是不能準(zhǔn)確地測(cè)出生成水的質(zhì)量；（4）由A的質(zhì)量增加，說(shuō)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××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××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(shí)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、H2、CH4、CO2．（5）裝置A中由濃硫酸，能吸收水分，在實(shí)驗(yàn)過(guò)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．