Question

12．碳是形成物种最多的元素之一，许多含碳物质对人类极其重要．
（1）石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，结构如右图所示．则12g石墨烯中含有0.5N_A个6元环． 
（2）工业上利用甲烷和氧气直接氧化制取甲醇的反应如下：
CH₄+$\frac{1}{2}$O₂（g）?CH₃OH（g）△H=-128.5kJ/mol
副反应有：CH₄（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）?CO（g）+2H₂O（g）△H=a kJ/mol
CH₄（g）+2O₂（g）?CO₂（g）+2H₂O（g）△H=b kJ/mol
CH₄（g）+O₂（g）→HCHO（g）+H₂O（g）△H=c kJ/mol
①若要有利于甲醇的生成，除了改变温度外，还可以采取的两种措施是增大压强、选用合适的催化剂；
②甲醇与氧气反应生成HCHO（g）和水蒸汽的热化学方程式为CH₃OH（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）→HCHO（g）+H₂O（g）△H=（c+128.5）KJ•L^-1．
（3）苯乙烷（C₈H₁₀）生产苯乙烯（C₈H₈）的反应：C₈H₁₀（g）?C₈H₈（g）+H₂（g）△H＞0．T₁℃下，将0.40mol苯乙烷充入2L密闭容器中反应，不同时间容器内n（C₈H₁₀）如下表：

时间/min	0	10	20	30
n（C8H10）/mol	0.40	0.30	0.26	n2

2当反应进行到30min时恰好到达平衡，则n₂取值的最小范围是0.22＜n＜0.26；
②改变温度为T₂℃，其他条件不变，测得平衡时容器内气体压强为反应前的1.4倍，则此时苯乙烷的转化率为40%．
（4）用惰性电极电解葡萄糖和硫酸钠混合溶，可以制得葡萄糖酸[CH₂OH（CHOH）₄COOH]和己六醇[CH₂OH（CHOH）₄CH₂OH]．葡萄糖酸在阳极生成，对应的电极反应式CH₂OH（CHOH）₄CHO+H₂O-2e^-═CH₂OH（CHOH）₄COOH+2H⁺．

Answer 1

分析 （1）一个碳原子参与三个碳的形成，所以形成一个六元环，需要碳原子的个数为：6×$\frac{1}{3}$=2，由此分析解答；
（2）①可以从加快化学反应速率和平衡移动的角度分析解答；
②根据盖斯定律分析求解；
（3）①平衡时的量比20min的量小，但变化量小于10min-20min，所以0.22＜n＜0.26；
②根据三行式求变化量；
（4）葡萄糖到葡萄糖酸[CH₂OH（CHOH）₄COOH]发生氧化反应，所以在阳极产生，电极反应式为：CH₂OH（CHOH）₄CHO+H₂O-2e^-═CH₂OH（CHOH）₄COOH+2H⁺．

解答 解：（1）一个碳原子参与三个碳的形成，所以形成一个六元环，需要碳原子的个数为：6×$\frac{1}{3}$=2，所以12g石墨烯物质的量为1mol，所以形成6元环的物质的量为：$\frac{1}{2}$mol，即0.5N_A个6元环，故答案为：0.5N_A；
（2）①CH₄+$\frac{1}{2}$O₂（g）?CH₃OH（g）△H=-128.5kJ/mol，正反应是气体体积减少的反应，所以可以通增大压强、选用合适的催化剂，
故答案为：增大压强、选用合适的催化剂；
②由CH₄+$\frac{1}{2}$O₂（g）?CH₃OH（g）△H=-128.5kJ/mol…Ⅰ，CH₄（g）+O₂（g）→HCHO（g）+H₂O（g）△H=c kJ/mol…Ⅱ，目标反应CH₃OH（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）→HCHO（g）+H₂O（g），得Ⅱ-Ⅰ得：CH₃OH（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）→HCHO（g）+H₂O（g）△H=（c+128.5）KJ•L^-1，
故答案为：CH₃OH（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）→HCHO（g）+H₂O（g）△H=（c+128.5）KJ•L^-1； 
（3）①平衡时的量比20min的量小，但变化量小于10min-20min，所以0.22＜n＜0.26，故答案为：0.22＜n＜0.26；
②C₈H₁₀（g）?C₈H₈（g）+H₂（g）
开始 0.40mol   0       0
变化   x       x       x
平衡0.40mol-x   x      x
所以：$\frac{0.4+x}{0.4}$=1.4，解之得：x=0.16，所以苯乙烷的转化率为$\frac{0.16}{0.4}×100%$=40%，故答案为：40%；
（4）葡萄糖到葡萄糖酸[CH₂OH（CHOH）₄COOH]发生氧化反应，所以在阳极产生，电极反应式为：CH₂OH（CHOH）₄CHO+H₂O-2e^-═CH₂OH（CHOH）₄COOH+2H⁺；
故答案为：阳；CH₂OH（CHOH）₄CHO+H₂O-2e^-═CH₂OH（CHOH）₄COOH+2H⁺．

点评 本题考查外界条件对化学平衡的影响、盖斯定律、三行式的应用和电极反应式的书写，综合性强，有一定的难度．