Question

一碳化學是以分子中只含一個碳原子的化合物（如CO、CH₄等）為原料來合成一系列化工原料和燃料的化學．工業上常用天然氣和水蒸氣或二氧化碳經高溫催化反應得到CO和H₂，得到的CO和H₂的混合氣被稱為合成氣．如圖為利用合成氣合成新型燃料二甲醚（CH₃OCH₃）及冶煉鐵的部分生產過程．
（1）二甲醚與酒精（C₂H₅OH）的化學式組成________（選填“相同”或“不相同”）．二甲醚在空氣中完全燃燒生成二氧化碳和水得化學反應方程式為________．若在二甲醚火焰上放一白瓷板，可觀察到白瓷板上有________．
（2）還原反應室內發生的化學反應（赤鐵礦中雜質不參加反應）共有________個，若還原反應室利用甲烷完全燃燒維持高溫，則還原反應室所得產品________（選填“屬于”或“不屬于”）生鐵．
（3）寫出催化反應室中發生的化學反應方程式________（任寫一個）．上述生產過程中，可參與循環的物質有________、________．
（4）綠色化學的特點之一是“零排放”，即反應物原子全部進入到需要的產品中．由合成氣制備二甲醚的反應________（選填“符合”、或“不符合”）這一特點．
（5）上述生產過程中所得合成氣中CO和H₂的質量比不可能是________．
A、14：3　　　 B、7：1　　　C、14：5　　 D、28：5．

Answer 1

解：（1）由二甲醚與酒精的化學式中原子的種類及個數相同可知，二甲醚與酒精（C₂H₅OH）的化學式組成相同；二甲醚在空氣中完全燃燒生成二氧化碳和水，反應的方程式為：CH₃OCH₃+3O₂2CO₂+3H₂O；由于二甲醚燃燒的產物中有水．所以，若在二甲醚火焰上放一白瓷板，可觀察到白瓷板上有水珠；
（2）還原反應室內發生的化學反應有氫氣、一氧化碳和氧化鐵的兩個反應．若還原反應室利用甲烷完全燃燒維持高溫，則生成的鐵中不含有碳，不屬于生鐵；
（3）在催化反應室中水蒸氣與甲烷催化重整得到氫氣和一氧化碳，化學反應方程式為：CH₄+H₂OCO+3H₂；由生產過程中可知，可參與循環的物質有CO₂、H₂O；
（4）合成氣制備二甲醚的反應物中的原子全部轉化為生成物中，符合零排放的特點；
（5）由生產過程中發生的反應可知，在CH₄+H₂OCO+3H₂，生成CO和H₂的質量比為28：6=14：3；在CO₂+CH₄2CO+2H₂，生成CO和H₂的質量比為56：4=14：1．所以，上述生產過程中所得合成氣中CO和H₂的質量比在14：1和14：3之間．所以，不可能是AC．
故答為：（1）相同，CH₃OCH₃+3O₂2CO₂+3H₂O，水珠；（2）2，不屬于；（3）CH₄+H₂OCO+3H₂，CO₂，H₂O；（4）符合；（5）AC．
分析：（1）比較二甲醚與酒精的化學式的原子的種類及個數；根據二甲醚燃燒的反應寫出反應的方程式，根據二甲醚燃燒的產物分析實驗的現象；
（2）根據還原反應室內物質的性質分析發生的反應；若還原反應室利用甲烷完全燃燒維持高溫，則還原反應室所得產品不含碳；
（3）根據催化反應室中發生的反應寫出反應的方程式，根據利用合成氣合成新型燃料二甲醚（CH₃OCH₃）及冶煉鐵的部分生產過程分析參與循環的物質；
（4）根據生產合成器內的反應分析CO和H₂的質量比的范圍．
點評：本題解題的關鍵是根據題干提供的信息，找出反應物、生成物，寫出反應的方程式，再根據方程式進行有關問題的分析與判斷．