化学
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-Zn

2019-04-19

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
HOCH2CHO+2[Ag（NH3）2]OH
水浴加热
HOCH2COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O
HOCH2CHO+2[Ag（NH3）2]OH
水浴加热
HOCH2COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O
．
（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）
CH4（g）+H2O（g）
Ni
△
CO（g）+3H2（g）△H═+206.2kJ/mol
CH4（g）+H2O（g）
Ni
△
CO（g）+3H2（g）△H═+206.2kJ/mol
，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______．
优质解答
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+CO32-，
故答案为：CH3OH+8OH--6e-=6H2O+CO32-；
（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℃． 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+CO32-，
故答案为：CH3OH+8OH--6e-=6H2O+CO32-；
（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℃．
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