单选题
401.“绿色化学”能实现零排放[即反应物中的原子利用率达到100%0]。C0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C0和H2合成的有机物不可能是[ ]。
A
甲醇[CH40]
B
乙醇[C2H60]
C
甲醛[CH20]
D
乙酸[C2H402]
答案解析
正确答案:B
解析:
**解析:**
1. **理解“零排放”与原子利用率 100% 的含义**
“绿色化学”中的零排放,即反应物中的所有原子全部转化为期望的最终产物,没有副产物生成。这意味着合成有机物的化学组成中,碳原子(C)、氢原子(H)和氧原子(O)的比例必须能够由反应物 CO 和 H₂ 完全组合而成。
* 反应物 CO 提供 C 和 O,且 C:O = 1:1。
* 反应物 H₂ 提供 H。
* 因此,若某有机物能由 CO 和 H₂ 以任意比例化合而成且原子利用率为 100%,则该有机物分子中 **C 原子数与 O 原子数之比必须为 1:1**(因为所有的 O 都来自 CO,而每个 CO 分子只含一个 C 和一个 O,多余的 C 无法单独存在,必须伴随 O;或者说,我们可以将有机物写成 $(CO)_n(H_2)_m$ 的形式)。
2. **逐项分析选项**
* **A. 甲醇 [CH₄O]**
* 分子式可写为 $CH_3OH$。
* C:O = 1:1。
* 可以尝试配平:$CO + 2H_2 \rightarrow CH_3OH$ (即 $CH_4O$)。
* 原子守恒检查:左边 1C, 1O, 4H;右边 1C, 1O, 4H。符合。
* 结论:可能。
* **B. 乙醇 [C₂H₆O]**
* 分子式为 $C_2H_6O$。
* C:O = 2:1。
* 由于反应物 CO 中 C:O 恒为 1:1,若要生成 2 个 C 的有机物,至少需要 2 个 CO 分子,这将带入 2 个 O 原子。但乙醇分子中只有 1 个 O 原子。
* 若强行配平:假设反应为 $x CO + y H_2 \rightarrow C_2H_6O$。
* C 守恒:$x = 2$
* O 守恒:$x = 1$ (矛盾,因为 $x$ 不能同时为 2 和 1)
* 或者从通式 $(CO)_n(H_2)_m$ 来看,乙醇 $C_2H_6O$ 无法拆解成整数倍的 CO 和 H₂ 组合而不剩余原子。如果取 2 个 CO ($C_2O_2$),比乙醇多 1 个 O;如果取 1 个 CO ($CO$),比乙醇少 1 个 C。
* 结论:**不可能**实现原子利用率 100%。
* **C. 甲醛 [CH₂O]**
* 分子式为 $HCHO$。
* C:O = 1:1。
* 配平:$CO + H_2 \rightarrow CH_2O$。
* 原子守恒检查:左边 1C, 1O, 2H;右边 1C, 1O, 2H。符合。
* 结论:可能。
* **D. 乙酸 [C₂H₄O₂]**
* 分子式为 $CH_3COOH$。
* C:O = 2:2 = 1:1。
* 配平:$2CO + 2H_2 \rightarrow C_2H_4O_2$。
* 原子守恒检查:左边 2C, 2O, 4H;右边 2C, 2O, 4H。符合。
* 结论:可能。
3. **总结**
只有乙醇(C₂H₆O)分子中 C 与 O 的比例不是 1:1,无法通过 CO 和 H₂ 的直接化合反应在原子利用率 100% 的条件下合成。
**答案:B**
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题目纠错
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