Question

CO和H₂是合成多種有機化合物的重要原料，亦稱作合成氣．CO和H₂反應在不同條件下得到不同的產物：

反應條件	主要產物	生成1mol有機物 △H/kJ?mol-1
Cu-ZnO-Cr2O3-MnO，200～400℃，30～40MPa	甲醇	-128
Ni，250～500℃，常壓	甲烷（和水蒸氣）	-206.2
FeO-Co-Ni，150～350℃，0.1～3MPa	人造石油
Ru，150～250℃，10～100MPa	固態烷烴
ThO-ZnO-Al2O3，400～500℃，10～100MPa	異丁烷、異戊烷
Co-Fe，100～200℃，10～20MPa	含氧有機化合物
Rh原子簇配合物，高壓液相	乙二醇 （少量乙酸、乙醇）

現有可以由CO和H₂在不同條件下合成的A、C、G三種有機化合物，這三種化合物在上表中都已列出．它們及相關的其他物質有如下的轉化關系：

已知：常溫常壓下，A、B、D均為氣態，E和F是同分異構體，將等質量的D和E分別完全燃燒消耗氧氣的量、生成二氧化碳和水的量兩者都相同．請回答下列問題：
（1）寫出D和H的結構簡式：D

 

，H

 

；寫出由B生成C的反應類型

 

．
（2）G與過量金屬鈉反應的化學方程式為

 

．
（3）F的銀鏡反應為

 

．
（4）C可用作燃料電池的燃料，在堿性溶液中此電池負極的電極反應為

 

．
（5）A與水蒸氣在一定條件下反應生成合成氣CO和H₂，其熱化學方程式為（注明催化劑）

 

，為了有利于合成氣的生成，壓強不采用高壓而采用常壓的原因是

 

，溫度應高于

 

．

Answer 1

分析：由A在光照條件下與氯氣反應，考慮為烴的鹵代反應，由轉化故選A→B→C

催化氧化

D，A為烴，B為鹵代烴，C為醇，D為醛，常溫常壓下，A、B、D均為氣態，故D為HCHO，C為CH₃OH，B為CH₃Cl，A為CH₄；將等質量的D和E分別完全燃燒消耗氧氣的量、生成二氧化碳和水的量兩者都相同，故D、E的最簡式相同為CH₂O，由CH₃OH+CO→E，故E為CH₃COOH，E和F是同分異構體，且F能催化加氫生成G，F為HOCH₂CHO，G為HOCH₂CH₂OH，E與G反應生成H（C₆H₁₀O₄），H中無支鏈，有2中氫原子，該反應為2分子乙酸與1分子乙二醇發生酯化反應，H為CH₃COOCH₂CH₂OOCCH₃．

解答：解：由A在光照條件下與氯氣反應，考慮為烴的鹵代反應，由轉化故選A→B→C

催化氧化

D，A為烴，B為鹵代烴，C為醇，D為醛，常溫常壓下，A、B、D均為氣態，故D為HCHO，C為CH₃OH，B為CH₃Cl，A為CH₄；將等質量的D和E分別完全燃燒消耗氧氣的量、生成二氧化碳和水的量兩者都相同，故D、E的最簡式相同為CH₂O，由CH₃OH+CO→E，故E為CH₃COOH，E和F是同分異構體，且F能催化加氫生成G，F為HOCH₂CHO，G為HOCH₂CH₂OH，E與G反應生成H（C₆H₁₀O₄），H中無支鏈，有2中氫原子，該反應為2分子乙酸與1分子乙二醇發生酯化反應，H為CH₃COOCH₂CH₂OOCCH₃，
（1）由上述分析可知，D為HCHO，H為CH₃COOCH₂CH₂OOCCH₃；
B生成C的反應為一氯甲烷在氫氧化鈉水溶液、加熱的條件下發生的甲醇，屬于取代反應；
故答案為：HCHO，CH₃COOCH₂CH₂OOCCH₃；取代反應；
（2）G為HOCH₂CH₂OH，與過量金屬鈉反應的化學方程式為：HOCH₂CH₂OH+2Na→NaOCH₂CH₂ONa+H₂↑，
故答案為：HOCH₂CH₂OH+2Na→NaOCH₂CH₂ONa+H₂↑；
（3）F為HOCH₂CHO，F的銀鏡反應為：HOCH₂CHO+2[Ag（NH₃）₂]OH

水浴加熱

HOCH₂COONH₄+2Ag↓+3NH₃+H₂O，
故答案為：HOCH₂CHO+2[Ag（NH₃）₂]OH

水浴加熱

HOCH₂COONH₄+2Ag↓+3NH₃+H₂O；
（4）原電池負極發生氧化反應，堿性條件下CH₃OH在負極放電，發生氧化反應，生成碳酸根與水，負極電極反應式為：CH₃OH+8OH^--6e^-=6H₂O+CO₃^2-，
故答案為：CH₃OH+8OH^--6e^-=6H₂O+CO₃^2-；
（5）根據表中合成氣生成1molCH₄的反應熱可知，1mol甲烷與水蒸氣在一定條件下反應生成合成氣CO和H₂的△H=+206.2 kJ/mol，故熱化學方程式為：CH₄（g）+H₂O（g）

Ni

△

CO（g）+3H₂（g）△H═+206.2 kJ/mol；
此反應是氣體總物質的量增大的可逆反應，根據平衡移動原理，常壓有利于（高壓不利于）合成氣的生成，此反應是吸熱的可逆反應，根據表中由合成氣生成CH₄的溫度可知：反應溫度高于500℃有利于合成氣的生成；
故答案為：CH₄（g）+H₂O（g）

Ni

△

CO（g）+3H₂（g）△H═+206.2 kJ/mol，此反應是氣體總物質的量增大的可逆反應，根據平衡移動原理，常壓有利于合成氣的生成；500℃．

點評：本題考查有機推斷與性質、原電池、熱化學方程式、平衡移動原理等，難度中等，（4）中電極反應式書寫為易錯點，可以先寫出正極電極反應式，利用總反應式減去正極電極反應式可得負極電極反應式，注意堿性條件下甲醇燃燒生成碳酸鈉與水．