Question

CO和H₂是合成多种有机化合物的重要原料，亦称作合成气．CO和H₂反应在不同条件下得到不同的产物：

反应条件	主要产物	生成1mol有机物 △H/kJ?mol-1
Cu-ZnO-Cr2O3-MnO，200～400℃，30～40MPa	甲醇	-128
Ni，250～500℃，常压	甲烷（和水蒸气）	-206.2
FeO-Co-Ni，150～350℃，0.1～3MPa	人造石油
Ru，150～250℃，10～100MPa	固态烷烃
ThO-ZnO-Al2O3，400～500℃，10～100MPa	异丁烷、异戊烷
Co-Fe，100～200℃，10～20MPa	含氧有机化合物
Rh原子簇配合物，高压液相	乙二醇 （少量乙酸、乙醇）

现有可以由CO和H₂在不同条件下合成的A、C、G三种有机化合物，这三种化合物在上表中都已列出．它们及相关的其他物质有如下的转化关系：

已知：常温常压下，A、B、D均为气态，E和F是同分异构体，将等质量的D和E分别完全燃烧消耗氧气的量、生成二氧化碳和水的量两者都相同．请回答下列问题：
（1）写出D和H的结构简式：D

 

，H

 

；写出由B生成C的反应类型

 

．
（2）G与过量金属钠反应的化学方程式为

 

．
（3）F的银镜反应为

 

．
（4）C可用作燃料电池的燃料，在碱性溶液中此电池负极的电极反应为

 

．
（5）A与水蒸气在一定条件下反应生成合成气CO和H₂，其热化学方程式为（注明催化剂）

 

，为了有利于合成气的生成，压强不采用高压而采用常压的原因是

 

，温度应高于

 

．

Answer 1

分析：由A在光照条件下与氯气反应，考虑为烃的卤代反应，由转化故选A→B→C

催化氧化

D，A为烃，B为卤代烃，C为醇，D为醛，常温常压下，A、B、D均为气态，故D为HCHO，C为CH₃OH，B为CH₃Cl，A为CH₄；将等质量的D和E分别完全燃烧消耗氧气的量、生成二氧化碳和水的量两者都相同，故D、E的最简式相同为CH₂O，由CH₃OH+CO→E，故E为CH₃COOH，E和F是同分异构体，且F能催化加氢生成G，F为HOCH₂CHO，G为HOCH₂CH₂OH，E与G反应生成H（C₆H₁₀O₄），H中无支链，有2中氢原子，该反应为2分子乙酸与1分子乙二醇发生酯化反应，H为CH₃COOCH₂CH₂OOCCH₃．

解答：解：由A在光照条件下与氯气反应，考虑为烃的卤代反应，由转化故选A→B→C

催化氧化

D，A为烃，B为卤代烃，C为醇，D为醛，常温常压下，A、B、D均为气态，故D为HCHO，C为CH₃OH，B为CH₃Cl，A为CH₄；将等质量的D和E分别完全燃烧消耗氧气的量、生成二氧化碳和水的量两者都相同，故D、E的最简式相同为CH₂O，由CH₃OH+CO→E，故E为CH₃COOH，E和F是同分异构体，且F能催化加氢生成G，F为HOCH₂CHO，G为HOCH₂CH₂OH，E与G反应生成H（C₆H₁₀O₄），H中无支链，有2中氢原子，该反应为2分子乙酸与1分子乙二醇发生酯化反应，H为CH₃COOCH₂CH₂OOCCH₃，
（1）由上述分析可知，D为HCHO，H为CH₃COOCH₂CH₂OOCCH₃；
B生成C的反应为一氯甲烷在氢氧化钠水溶液、加热的条件下发生的甲醇，属于取代反应；
故答案为：HCHO，CH₃COOCH₂CH₂OOCCH₃；取代反应；
（2）G为HOCH₂CH₂OH，与过量金属钠反应的化学方程式为：HOCH₂CH₂OH+2Na→NaOCH₂CH₂ONa+H₂↑，
故答案为：HOCH₂CH₂OH+2Na→NaOCH₂CH₂ONa+H₂↑；
（3）F为HOCH₂CHO，F的银镜反应为：HOCH₂CHO+2[Ag（NH₃）₂]OH

水浴加热

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

水浴加热

HOCH₂COONH₄+2Ag↓+3NH₃+H₂O；
（4）原电池负极发生氧化反应，碱性条件下CH₃OH在负极放电，发生氧化反应，生成碳酸根与水，负极电极反应式为：CH₃OH+8OH^--6e^-=6H₂O+CO₃^2-，
故答案为：CH₃OH+8OH^--6e^-=6H₂O+CO₃^2-；
（5）根据表中合成气生成1molCH₄的反应热可知，1mol甲烷与水蒸气在一定条件下反应生成合成气CO和H₂的△H=+206.2 kJ/mol，故热化学方程式为：CH₄（g）+H₂O（g）

Ni

△

CO（g）+3H₂（g）△H═+206.2 kJ/mol；
此反应是气体总物质的量增大的可逆反应，根据平衡移动原理，常压有利于（高压不利于）合成气的生成，此反应是吸热的可逆反应，根据表中由合成气生成CH₄的温度可知：反应温度高于500℃有利于合成气的生成；
故答案为：CH₄（g）+H₂O（g）

Ni

△

CO（g）+3H₂（g）△H═+206.2 kJ/mol，此反应是气体总物质的量增大的可逆反应，根据平衡移动原理，常压有利于合成气的生成；500℃．

点评：本题考查有机推断与性质、原电池、热化学方程式、平衡移动原理等，难度中等，（4）中电极反应式书写为易错点，可以先写出正极电极反应式，利用总反应式减去正极电极反应式可得负极电极反应式，注意碱性条件下甲醇燃烧生成碳酸钠与水．