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化工总控工初级、中级、高级、技师、高级技师题库
6,910
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

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