Question

【題目】天燃氣是一種比較清潔的化石能源，主要成分為甲烷。現對甲烷的制取、性質、應用做一下研究，請回答相關問題。

（制取研究）

查閱資料得知：①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；

②實驗室常用無水醋酸鈉（CH3COONa）和堿石灰（發生反應的是其中的氫氧化鈉）兩種固體藥品，研磨均勻混合，通過加熱制取甲烷，同時還生成碳酸鈉。

在實驗室中：

（1）可用于制取甲烷的發生裝置為_____（填字母）。

（2）可用于收集甲烷的裝置為_____（填字母）。

（3）制取甲烷的化學方程式：_____。

（性質研究）

用裝置F收集了一瓶純凈的甲烷氣體，在裝置G中進行燃燒實驗。

（4）可用水將F中氣體壓出，通入G中，那么，水應從_____端（填“a”或“b”）注入。

（5）點燃后，燒杯內壁看到的現象是_____，同時還生成二氧化碳氣體，請設計一個簡單實驗證明：_____。

（應用研究）

尿素[CO（NH2）2]是一種常用氮肥。下圖是利用甲烷制尿素的主要流程：

（6）設備Ⅰ中分離氮氣和氧氣的過程發生了_____（填“物理變化”或“化學變化”）。

（7）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Ⅵ的是_____。

（8）設備Ⅴ中的氣體，可以循環利用的是_____。

Answer 1

【答案】B D或E CH3COONa+NaOHNa2CO3+CH4↑ b 燒杯內壁有水霧出現 取下燒杯迅速向燒杯中倒入澄清的石灰水并振蕩，看到澄清的石灰水變渾濁，則證明有二氧化碳生成 物理變化 CO2 氫氣

【解析】

（1）發生裝置選擇的依據是反應物的狀態和反應條件，實驗室制取甲烷用無水醋酸鈉和堿石灰兩種固體藥品，通過加熱制取的，所以應選B裝置；

（2）收集裝置的選擇需要考慮制取氣體的密度、溶解性等，甲烷是難溶于水，密度比空氣小，因而可用向下排空氣法或排水法，收集裝置可選用D或E；

（3）根據提給信息制取甲烷的反應物為醋酸鈉和氫氧化鈉，生成物為甲烷和碳酸鈉，反應條件為加熱，反應的化學方程式為：CH3COONa+NaOHNa2CO3+CH4↑；

（4）甲烷難溶于水，密度小于水，若用水將F中氣體壓出，通入G中，那么，水應從b端；

（5）甲烷燃燒會生成水，并放出大量的熱，用一燒杯倒扣在火焰的上方，則生成的水蒸氣遇冷冷凝在燒杯內壁，所以會看到燒杯內壁有水霧或小水珠出現，同時生成二氧化碳，因為二氧化碳的密度比空氣大且能使澄清的石灰水變渾濁，檢驗同時還生成二氧化碳氣體的方法是取下燒杯迅速向燒杯中倒入澄清的石灰水并振蕩，看到澄清的石灰水變渾濁，則證明有二氧化碳生成；

（6）根據設備Ⅰ中的變化可知，只是把空氣中的氮氣和氧氣分離，沒有新的物質生成，所以是物理變化；

（7））設備Ⅲ中產生并分離開CO2 和H2 ，進入下一設備使用，依據流程圖可判斷設備 Ⅵ是產生尿素的，由質量守恒定律可知，進入設備Ⅵ是二氧化碳，分離開的氫氣進入設備Ⅳ，與氮氣反應合成氨氣，氨氣進入設備Ⅵ與二氧化碳合成尿素；

（8）設備Ⅴ是氨分離設備，進入的氣體是氨氣、氮氣和氫氣，從流程圖可以看出分離出的進入設備 Ⅵ，氫氣進入設備Ⅳ，循環利用與氮氣在設備Ⅳ中合成氨氣，因此可以循環利用的是氫氣。