Question

【题目】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_____。

Answer 1

【答案】B D或E CH3COONa+NaOHNa2CO3+CH4↑ b 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 物理变化 CO2 氢气

【解析】

（1）发生装置选择的依据是反应物的状态和反应条件，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，所以应选B装置；

（2）收集装置的选择需要考虑制取气体的密度、溶解性等，甲烷是难溶于水，密度比空气小，因而可用向下排空气法或排水法，收集装置可选用D或E；

（3）根据提给信息制取甲烷的反应物为醋酸钠和氢氧化钠，生成物为甲烷和碳酸钠，反应条件为加热，反应的化学方程式为：CH3COONa+NaOHNa2CO3+CH4↑；

（4）甲烷难溶于水，密度小于水，若用水将F中气体压出，通入G中，那么，水应从b端；

（5）甲烷燃烧会生成水，并放出大量的热，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，检验同时还生成二氧化碳气体的方法是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）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，所以是物理变化；

（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，氨气进入设备Ⅵ与二氧化碳合成尿素；

（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。