Question

【题目】“一碳化学”是以分子中只含一个碳原子的化合物(如CO、CH4等)为原料来合成一系列化工原料和燃料的化学。二甲醚被称为21世纪的新型燃料。如下图为经“一碳化学”途径制取二甲醚的部分生产流程，回答下列问题：

(1)合成气(CO和H2)可通过天然气中的甲烷与水蒸气催化重整得到，该反应的化学方程式为CH4＋H2O＝CO＋3H2，反应中碳元素的化合价____(填“升高”“降低”或“不变”)。

(2)二甲醚(CH3OCH3)被称为21世纪的新型燃料，能实现高效清洁。二甲醚在空气中充分燃烧生成产物为_____。二甲醚由合成气在一定的条件下制得，还产生了一种可参与大气循环的、常温为液态的氧化物，该反应的化学方程式为_____。

(3)合成气还可用于冶炼金属。合成气与赤铁矿中主要成分氧化铁发生反应，用于制取铁。反应过程中固体的颜色由红棕色变为___色。写出发生置换反应的化学方程式为_____。

(4)合成气(CO和H2)在不同催化剂的作用下，可以合成不同的物质。仅用合成气为原料不可能得到的物质是____(填序号)

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）反应前甲烷中氢元素显+1甲，根据化合物中元素化合价代数和为0，甲烷中碳元素显-4价，反应后一氧化碳中碳元素显+2价，反应中碳元素的化合价升高了。故填：升高；

（2）二甲醚中含有碳、氢和氧元素，在空气中充分燃烧生成产物为二氧化碳和水。一氧化碳和氢气在一定条件下反应生成二甲醚和水，化学方程式为：2CO＋4H2CH3OCH3＋H2O；故填：二氧化碳和水(或CO2和H2O)；2CO＋4H2CH3OCH3＋H2O

（3）合成气中的一氧化碳和氢气能与赤铁矿中主要成分氧化铁发生反应生成金属铁，反应过程中固体的颜色由红棕色变为黑色。氢气和氧化铁在高温条件下反应生成铁和水，属于置换反应，反应的化学方程式为Fe2O3＋3H22Fe＋3H2O。故填：黑； Fe2O3＋3H22Fe＋3H2O；

（4）因为合成气中含有碳元素、氢元素和氧元素，根据质量守恒定律可知，生成物中也应该含有碳元素、氢元素和氧元素，生成物不可能是尿素；根据反应前后元素种类不变，原子个数不变，可知反应前后碳原子与氧原子个数比一定是1：1，而A中碳原子与氧原子个数比是1：2，则不可能合成。故填：AC。