天燃气是一种比较清洁的化石能源,主要成分为甲烷。现对甲烷的制取、性质、应用做一下研究,请回答相关问题。
【制取研究】
查阅资料得知:①通常情况下,甲烷是一种无色无味难溶于水的气体,密度比空气小;
②实验室常用无水醋酸钠(CH3COONa)和碱石灰(发生反应的是其中的氢氧化钠)两种固体药品,研磨均匀混合,通过加热制取甲烷,同时还生成碳酸钠。
在实验室中:
(1)可用于制取甲烷的发生装置为(填字母)。
(2)可用于收集甲烷的装置为(填字母)。
(3)制取甲烷的化学方程式: 。
【性质研究】
用装置F收集了一瓶纯净的甲烷气体,在装置G中进行燃烧实验。
(4)可用水将F中气体压出,通入G中,那么,水应从端(填“a”或“b”)注入。
(5)点燃后,烧杯内壁看到的现象是 ,同时还生成二氧化碳气体,请设计一个简单实验证明: 。
【应用研究】
尿素[CO(NH2)2]是一种常用氮肥。下图是利用甲烷制尿素的主要流程:
(6)设备Ⅰ中分离氮气和氧气的过程发生了 (填“物理变化”或“化学变化”)。
(7)设备Ⅲ中产生并分离开CO2 和H2 ,进入下一设备使用,依据流程图可判断进入设备 Ⅵ的是 。
(8)设备Ⅴ中的气体,可以循环利用的是 。
答案(1)B(2)D或E
(3)CH3COONa+NaOH△Na2CO3 + CH4↑(4)b
(5)烧杯内壁有水雾出现 取下烧杯迅速向烧杯中倒入澄清的石灰水并振荡,看到澄清的石灰水变浑浊,则证明有二氧化碳生成。
(6)物理变化 (7)CO2(8)氢气
解析(1)实验室制取甲烷用无水醋酸钠和碱石灰两种固体药品,通过加热制取的,应选B装置;(2)甲烷难溶于水,密度比空气小,可用向下排空气法或排水法,D或E都可;(3)醋酸钠和氢氧化钠在加热的条件下,生成甲烷和碳酸钠,化学方程式为CH3COONa+NaOH△Na2CO3 + CH4↑;(4)注水时,水应从长导管进入,水越来越多,可把甲烷气体从短导管处赶出;(5)甲烷燃烧会生成水,放出大量的热,用一烧杯倒扣在火焰的上方,则生成的水蒸气遇冷冷凝在烧杯内壁,所以会看到烧杯内壁有水雾或小水珠出现,同时生成二氧化碳,因为二氧化碳的密度比空气大且能使澄清的石灰水变浑浊,所以取下烧杯后迅速地向烧杯中注入澄清的石灰水,会看到澄清的石灰水变浑浊;(6)根据设备Ⅰ中的变化可知,只是把空气中的氮气和氧气分离,没有新的物质生成,是物理变化;(7)设备Ⅲ中产生并分离开CO2 和H2 ,进入下一设备使用,依据流程图可判断设备 Ⅵ是产生尿素的,由质量守恒定律可知进入设备Ⅵ是二氧化碳,分离开的氢气进入设备Ⅳ,与氮气反应合成氨气;(8)设备Ⅴ是氨分离设备,进入的气体是氨气、氮气和氢气,从流程图可以看出分离出的进入设备 Ⅵ,氢气进入设备Ⅳ,循环利用与氮气在设备Ⅳ中合成氨气,因此可以循环利用的是氢气。
请分析下列实验装置,阅读所给材料,回答问题:
材料:氨气(NH3)常温下是一种具有刺激性气味的无色气体,对人体有较大毒性,密度比空气小,极易溶于水,其水溶液显碱性。实验室可用加热氯化铵(NH4Cl)和熟石灰两种固体的方法制取氯气,同时生成氯化钙和水。铵盐易溶于水,Ca(OH)2微溶于水,CaCl2溶液显中性,NH4Cl溶液显酸性。
(1)实验室制取氨气的化学方程式为 ,应选取的发生装置是 (填装置编号)。
(2)用C装置收集氨气时,气体应从 口通入(填“a”或“b”);检验氨气可用湿润的 石蕊试纸(填“红色”或“蓝色”)。
(3)某同学对充分反应后反应器内的固体物质做进一步研究:
【提出问题】固体物质的成分是什么?
【作出猜想】猜想I:Ca(OH)2、NH4Cl和CaCl2
猜想II:Ca(OH)2和CaCl2
猜想III:NH4Cl和CaCl2
猜想IV:只有CaCl2
有同学对上述猜想提出质疑:有一种猜想不合理。你认为是 。
【实验探究】①取反应器内少量固体于试管中,加水溶解、过滤,得到滤液。
②取少量溶液于试管中,滴加无色酚酞试液溶液,颜色无变化,说明 (填一种猜想)不正确。
③再取少量滤液于另一试管中,滴加AgNO3溶液,产生白色沉淀,该同学认为固体中含有NH4Cl,于是得出结论猜想III正确。你认为该同学的结论 (填“合理“或“不合理”),理由是 。
【评价反思】该同学认为实验装置仍有不足之处,请你提出改进措施: 。
答案(1)2NH4Cl+Ca(OH)2△CaCl2+2H2O+2NH3↑;B
(2)b;红色
(3)【作出猜想】猜想I
【实验探究】②猜想II③不合理;氯化钙也能和硝酸银反应生成白色沉淀
【评价反思】在C装置的a导管连接吸收氨气的装置
解析(1)实验室制取氨气的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2△CaCl2+2H2O+2NH3↑,反应需要加热,应选取的发生装置是B。
(2)用C装置收集氨气时,由于氨气密度比空气小,气体应从b口通入;
检验氨气可用湿润的红色石蕊试纸,这是因为氨气能够水反应生成氨水,氨水能使湿润的红色石蕊试纸。
(3)【作出猜想】上述猜想中,猜想I不合理,这是因为氢氧化钙和氯化铵不能共存。
【实验探究】②取少量溶液于试管中,滴加无色酚酞试液溶液,颜色无变化,说明溶液不显碱性,即溶液中不含有氢氧化钙,说明猜想II不正确。
③该同学的结论不合理,理由是氯化钙也能和硝酸银反应生成白色沉淀。
【评价反思】该同学认为实验装置仍有不足之处,不足之处是没有处理尾气装置,改进措施是在C装置的a导管连接吸收氨气的装置。
实验室常用甲酸(H2CO2)和浓硫酸混合加热制备一氧化碳,反应方程式为H2CO2H2O+CO↑,再用一氧化碳还原氧化铜,反应方程式为CO+CuO△Cu+CO2,实验装置如图所示,请回答:
(1)装置G中①的名称是 ,装置B的作用是 。
(2)装置E是用来检验装置D吸收二氧化碳是否完全,该装置 (填“能”或“不能”)达到目的,写出D中的化学反应方程式 。
(3)为避免一氧化碳污染空气,回收利用一氧化碳,方框中应连接装置F和G,导管接口的顺序为a→ → →e。
(4)反应过程中,装置C的烧瓶内氧化铜粉末处于“沸腾”状态(一氧化碳气流冲击所致),这样有利于 ,烧瓶内固体物质的颜色变化 。
(5)请你设计一个探究氧化铜是否反应完全的实验 。
答案(1)烧杯 除去一氧化碳中的水蒸气
(2)不能 2NaOH+CO2= Na2CO3+ H2O
(3)d b
(4)增大氧化铜接触面积(表述合理即可)黑色变为红色
(5)取少量固体样品置于试管中,加入适量稀硫酸(加热),振荡观察溶液颜色(合理即可)
解析(1)装置G中①是烧杯;浓硫酸具有吸水性,可以除去一氧化碳中的水蒸气;(2)用澄清的石灰水来检验二氧化碳是否除净,需要将气体通入石灰水中,即进气管应伸入液面以下,图示装置不能达到目的;二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水,化学方程式为2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O;
(3)为避免将CO排放到空气中,并回收利用CO,即用C装置来收集二氧化碳,一氧化碳难溶于水,长导管是出水管,则导管接口的连接顺序应为a→d→b→e;(4)装置C的烧瓶内氧化铜粉末处于“沸腾”状态,这样增大了氧化铜粉末与一氧化碳气体的接触面积,反应更充分;在加热的条件下,一氧化碳能将黑色的氧化铜还原为红色的铜;(5)氧化铜能与酸反应得到蓝色溶液,而铜与酸不反应,所以可设计如下实验:取少量的固体样品于试管中,加入适量的稀盐酸,振荡观察溶液的颜色。
某兴趣小组围绕“实验室制取氧气”进行了一系列探究活动:
(1)药品选择:下列物质中不能作为实验室制取氧气反应物的是 (填字母),
A.水 B.过氧化氢 C.氯化钾 D.高锰酸钾(KMnO4)
原因是 。
(2)装置连接,所需的一些实验装置如图1所示:
仪器a的名称是 ;选择气体收集方法时,气体的下列性质:A.颜色 B.可燃性 C.溶解性 D.密度,必须考虑的是 (填字母);要制取并收集一瓶干燥的氧气,所选装置的连接顺序为 (填装置字母序号)。
(3)气体检验:如图2甲装置中带火星的木条很难复燃,乙装置中带火星的木条较易复燃,原因是 。
(4)实验探究:如图3所示,向三支试管中分别滴加浓度相同的三种溶液,观察可见:实验①中无明显现象,实验②中产生气泡,实验③中产生气泡更快,据悉你能得出的结论是 。
答案(1)C;氯化钾中无氧元素(2)分液漏斗;CD;ADB
(3)乙装置中将生成的氧气通过浓硫酸干燥,除去了其中的水蒸气等
(4)硫酸铜和氧化铁能加快过氧化氢的分解
解析(1)据质量守恒定律,制取氧气,反应物中必须有氧元素,氯化钾中无氧元素,选C;
(2)仪器a的名称是分液漏斗;选择气体收集方法时,必须考虑的是密度和溶解性;过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解为水和氧气;因为反应物是固体与液体,在常温下进行,选择装置A来制取,收集一瓶干燥的氧气,用浓硫酸来进行干燥,用向上排空气法来收集;
(3)如图2甲装置中带火星的木条很难复燃,乙装置中带火星的木条较易复燃,原因是:乙装置中将生成的氧气通过浓硫酸干燥,除去了其中的水蒸气等;(4)如图3所示,向三支试管中分别滴加浓度相同的三种溶液,观察可见:实验①中无明显现象,实验②中产生气泡,实验③中产生气泡更快,据悉你能得出的结论是硫酸铜和氧化铁能加快过氧化氢的分解。
今年我市化学实验操作考试有三道考题:①探究酸和碱的化学性质;②CO2的制取和收集;③配制一定溶质质量分数的溶液。考试的方法是由考生抽签确定考题。某同学抽签后完成实验的主要操作过程如下图所示。请回答:
(1)图中仪器a的名称是__________________________。
(2)该同学操作有误的是_________________(填序号)。
(3)在第一步操作中,当观察到__________________________(填现象),说明气密性良好。
(4)该同学抽到的是第________题。
答案(1)集气瓶 (2)②③ (3)导管口有气泡冒出 (4)② (每空1分)
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