Question

【題目】“一碳化學(xué)”是以分子中只含一個碳原子的化合物(如CO、CH4等)為原料來合成一系列化工原料和燃料的化學(xué)。二甲醚被稱為21世紀(jì)的新型燃料。如下圖為經(jīng)“一碳化學(xué)”途徑制取二甲醚的部分生產(chǎn)流程，回答下列問題：

(1)合成氣(CO和H2)可通過天然氣中的甲烷與水蒸氣催化重整得到，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH4＋H2O＝CO＋3H2，反應(yīng)中碳元素的化合價____(填“升高”“降低”或“不變”)。

(2)二甲醚(CH3OCH3)被稱為21世紀(jì)的新型燃料，能實(shí)現(xiàn)高效清潔。二甲醚在空氣中充分燃燒生成產(chǎn)物為_____。二甲醚由合成氣在一定的條件下制得，還產(chǎn)生了一種可參與大氣循環(huán)的、常溫為液態(tài)的氧化物，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____。

(3)合成氣還可用于冶煉金屬。合成氣與赤鐵礦中主要成分氧化鐵發(fā)生反應(yīng)，用于制取鐵。反應(yīng)過程中固體的顏色由紅棕色變?yōu)?/span>___色。寫出發(fā)生置換反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____。

(4)合成氣(CO和H2)在不同催化劑的作用下，可以合成不同的物質(zhì)。僅用合成氣為原料不可能得到的物質(zhì)是____(填序號)

A 草酸(H2C2O4) B 甲醇(CH3OH) C 尿素(CO(NH2)2)

Answer 1

【答案】升高 二氧化碳和水(或CO2和H2O) 2CO＋4H2CH3OCH3＋H2O 黑 Fe2O3＋3H22Fe＋3H2O AC

【解析】

（1）反應(yīng)前甲烷中氫元素顯+1甲，根據(jù)化合物中元素化合價代數(shù)和為0，甲烷中碳元素顯-4價，反應(yīng)后一氧化碳中碳元素顯+2價，反應(yīng)中碳元素的化合價升高了。故填：升高；

（2）二甲醚中含有碳、氫和氧元素，在空氣中充分燃燒生成產(chǎn)物為二氧化碳和水。一氧化碳和氫氣在一定條件下反應(yīng)生成二甲醚和水，化學(xué)方程式為：2CO＋4H2CH3OCH3＋H2O；故填：二氧化碳和水(或CO2和H2O)；2CO＋4H2CH3OCH3＋H2O

（3）合成氣中的一氧化碳和氫氣能與赤鐵礦中主要成分氧化鐵發(fā)生反應(yīng)生成金屬鐵，反應(yīng)過程中固體的顏色由紅棕色變?yōu)楹谏�。氫氣和氧化鐵在高溫條件下反應(yīng)生成鐵和水，屬于置換反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe2O3＋3H22Fe＋3H2O。故填：黑； Fe2O3＋3H22Fe＋3H2O；

（4）因?yàn)楹铣蓺庵泻�有碳元素、氫元素和氧元素，根�?jù)質(zhì)量守恒定律可知，生成物中也應(yīng)該含有碳元素、氫元素和氧元素，生成物不可能是尿素；根據(jù)反應(yīng)前后元素種類不變，原子個數(shù)不變，可知反應(yīng)前后碳原子與氧原子個數(shù)比一定是1：1，而A中碳原子與氧原子個數(shù)比是1：2，則不可能合成。故填：AC。