Question

【題目】天然氣是一種比較清潔的化石能源，主要成分是甲烷。某興趣小組的同學就化學教材上的習題：“設計實驗證明甲烷中含有氫元素和碳元素”展開了探究活動。

（查閱資料）（1）用無水醋酸鈉和堿石灰兩種固體藥品，經研磨均勻混合后裝入試管中，加熱后產生甲烷氣體。

（2）通常情況下，甲烷是一種無色無味難溶于水的氣體，密度比空氣小。

（制取探究）

根據提供的儀器回答：

（1）圖中標識a儀器的名稱是______。

（2）可以用于實驗室制取甲烷的發生裝置為______（在A﹣E中選）。

（3）不可收集甲烷的裝置為______。

（組成探究）

同學們收集了一瓶純凈的甲烷氣體（圖1中的A），請根據圖中裝置完成以下各題：

（1）要將A中的氣體通入B裝置中，應選圖2中的______（填序號）“注水裝置

（2）B處是干冷大燒杯，甲烷燃燒后燒杯內壁有______出現，證明甲烷中一定含有氫元素；將B中燒杯迅速正放并向其中滴加______，若______，證明甲烷中一定含有碳元素。

（3）此實驗能否證明甲烷是由碳氫元素組成的碳氫化合物______（填“能”或“不能”）

（應用探究）

尿素[CO（NH2）2]是一種常用氮肥。如圖為利用天然氣制尿素的主要流程。

（1）設備Ⅱ中發生的反應所屬的基本反應類型是______。

（2）設備Ⅲ中產生并分離開CO2和H2，進入下一設備使用。依據流程圖可判斷進入設備Ⅳ的是______（寫化學式）。

（3）設備V中發生反應：2NH3+CO2═CO（NH2）2+H2O，若設備Ⅳ合成NH3的質量為17t，則理論上最多可生產______t尿素。（寫出計算過程）

Answer 1

【答案】長頸漏斗 A C ② 水霧 澄清石灰水 澄清石灰水變渾濁 不能 置換反應 H2 30

【解析】

（1）根據實驗室常用儀器的名稱和題中所指儀器的作用進行分析；

（2）根據實驗室制取甲烷的反應物是固體，反應條件是加熱進行分析；

（3）根據甲烷是一種無色無味難溶于水的氣體，密度比空氣小進行分析；

（4）根據①②③裝置的差異性以及該實驗的要求進行分析；

（5）根據燒杯內壁出現水霧，說明甲烷燃燒有水生成，澄清石灰水常用來檢驗二氧化碳的存在進行分析；

（6）根據質量守恒定律進行分析；

（7）根據設備Ⅱ中發生的反應，是氧氣和甲烷反應生成一氧化碳和氫氣進行分析；

（8）根據設備Ⅲ中產生并分離出CO2和H2兩種物質，依據流程圖和質量守恒定律可以判斷進入設備Ⅳ的是H2進行分析；

（9）根據化學方程式和題中的數據進行分析。

（1）通過分析題中所指儀器的名稱和作用可知，a是長頸漏斗，故答案為：長頸漏斗；

（2）實驗室制取甲烷的反應物是固體，反應條件是加熱，所以可以用于實驗室制取甲烷的發生裝置為A，故答案為：A；

（3）甲烷是一種無色無味難溶于水的氣體，密度比空氣小，所以不可收集甲烷的裝置為C故答案為：C；

（4）需要得到平穩的氣流還需要能夠控制反應的速度，通過水的滴加來實現，因此選擇分液漏斗，故選：②；

（5）根據質量守恒定律可知，燒杯內壁上的水中氫元素來自于甲烷，澄清石灰水變渾濁可以證明二氧化碳的存在，二氧化碳中的碳元素來自于甲烷，故答案為：水霧，澄清石灰水，澄清石灰水變渾濁；

（6）甲烷與氧氣在點燃的條件下反應生成水和二氧化碳，氧氣中含有氧元素，所以無法確定甲烷中是否含有氧元素；

（7）設備Ⅱ中發生的反應，是氧氣和甲烷反應生成一氧化碳和氫氣，該反應屬于置換反應，故答案為：置換反應；

（8）設備Ⅲ中產生并分離出CO2和H2兩種物質，依據流程圖和質量守恒定律可以判斷進入設備Ⅳ的是H2，故答案為：H2；

（9）解：設若生產尿素的質量為x

2NH3+CO2＝CO（NH2）2+H2O

34 60

17t x

＝

x＝30t

答：理論上最多可生產30t尿素