Question

【題目】某化學興趣小組為了驗證甲烷與水蒸氣經高溫催化反應得到的混合氣體（以下簡稱“合成氣”）中含有生成的氫氣和一氧化碳，同時檢驗“合成氣”中是否含有未反應完的甲烷和水蒸氣，進行了如圖所示的實驗．

查閱資料知，氧化鐵與氫氣在高溫條件下反應生成鐵和水；氧化鐵與甲烷在高溫條件下反應生成鐵、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的化學方程式 ．

（2）實驗開始前要先通一會“合成氣”，然后再點燃B處的酒精噴燈，目的是 ．

（3）裝置C和D的連接順序顛倒，會影響實驗操作，原因是 ．

（4）實驗結束后，測得裝置A、C、D的質量均增加，其中裝置C增加了3.6g，裝置D增加了3.3g．假設加熱時“合成氣”在裝置B中反應完全，則可推斷出該“合成氣”的組成物質為 （寫化學式）．

（5）裝置A與E在實驗過程中的作用分別是 、 ．

Answer 1

【答案】（1）CH4+H2O3H2+CO；（2）排凈玻璃管中的空氣，防止高溫時引起爆炸：；（3）不能準確地測出生成水的質量；（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生成了一氧化碳和氫氣，反應的化學方程式 為：CH4+H2O3H2+CO．（2）由于合成氣是可燃性的氣體，實驗開始前要先通一會“合成氣”，然后再點燃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）由于在該實驗過程中需要測定生成的水蒸氣的質量，裝置C和D的連接順序顛倒，會影響實驗操作，原因是不能準確地測出生成水的質量；（4）由A的質量增加，說明了混合氣體中含有水蒸氣；C裝置增加的質量是生成的水的質量，原氣體中含有氫元素，且氫元素質量=3.6g××100%=0.4g；D裝置增加的質量是反應生成的二氧化碳的質量，且碳元素質量=3.3g××100%=0.9g；甲烷氣體中C、H元素質量比=12：（1×4）=3：1，則混合氣體中C、H元素質量比=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”的組成物質為：CO、H2、CH4、CO2．（5）裝置A中由濃硫酸，能吸收水分，在實驗過程中的作用是除去水蒸氣；由E裝置的特點可知，E的作用是：收集尾氣．