单选题
860、“绿色化学”能实现零排放[即反应物中的原子利用率达到100%]。CO和H2在一定条件下按照不同的比例可以合成不同的有机化工原料。根据零排放的要求,以CO和H2合成的有机物不可能是[ ]。
A
甲醇[CH4O]
B
乙醇[C2H6O]
C
甲醛[CH2O]
D
乙酸[C2H4O2]
答案解析
正确答案:B
解析:
**解析:**
1. **理解“绿色化学”与“零排放”的含义**:
题目中指出,“绿色化学”能实现零排放,即反应物中的原子利用率达到 100%。这意味着反应物中的所有原子都必须全部进入最终的生成物中,没有副产物生成。换句话说,生成物的化学组成必须能够由反应物(CO 和 H₂)按一定整数比直接组合而成。
2. **分析反应物的原子组成特征**:
* 反应物为一氧化碳(CO)和氢气(H₂)。
* CO 提供碳(C)和氧(O)原子,且 C:O 的原子个数比为 1:1。
* H₂ 提供氢(H)原子。
* 因此,由 CO 和 H₂ 合成的有机物,其分子式中碳原子数(C)与氧原子数(O)之比必须保持 **1:1**。氢原子数(H)可以是任意偶数(因为来自 H₂),但 C 和 O 的比例锁死为 1:1。
* 我们可以将这类物质的通式表示为 $(CO)_n(H_2)_m$,即 $C_n H_{2m} O_n$。关键判据是:**分子式中 C 原子数等于 O 原子数**。
3. **逐项验证选项**:
* **A. 甲醇 [CH₄O]**
* 分子式可写为 $CH_4O$。
* C 原子数 = 1,O 原子数 = 1。
* C:O = 1:1,符合要求。
* 合成反应:$CO + 2H_2 \rightarrow CH_3OH$ (即 $CH_4O$)。原子利用率 100%。
* **B. 乙醇 [C₂H₆O]**
* 分子式可写为 $C_2H_6O$。
* C 原子数 = 2,O 原子数 = 1。
* C:O = 2:1 $\neq$ 1:1。
* 由于反应物 CO 中 C:O 恒为 1:1,无论怎么组合,都无法得到 C:O 为 2:1 的产物而不产生含氧副产物(如 $H_2O$ 或多余的 CO)。若强行配平:$2CO + 3H_2 \rightarrow C_2H_5OH + H_2O$(假设生成水),但这违背了“原子利用率 100%”且产生了副产物水,不符合零排放要求。或者看原子守恒,左边若有 2 个 C 则必有 2 个 O,右边只有 1 个 O,多出的 1 个 O 无法处理。
* 因此,**不可能**通过 CO 和 H₂ 直接化合以 100% 原子利用率合成乙醇。
* **C. 甲醛 [CH₂O]**
* 分子式可写为 $CH_2O$。
* C 原子数 = 1,O 原子数 = 1。
* C:O = 1:1,符合要求。
* 合成反应:$CO + H_2 \rightarrow HCHO$ (即 $CH_2O$)。原子利用率 100%。
* **D. 乙酸 [C₂H₄O₂]**
* 分子式可写为 $C_2H_4O_2$。
* C 原子数 = 2,O 原子数 = 2。
* C:O = 2:2 = 1:1,符合要求。
* 合成反应:$2CO + 2H_2 \rightarrow CH_3COOH$ (即 $C_2H_4O_2$)。原子利用率 100%。
4. **结论**:
只有乙醇(C₂H₆O)分子中碳、氧原子个数比不为 1:1,无法由 CO 和 H₂ 按照原子利用率 100% 的要求直接合成。
**答案:B**
相关知识点:
绿色化学零排放,乙醇不符
题目纠错
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