Question

17．碳是形成物種最多的元素之一，許多含碳物質(zhì)對(duì)人類極其重要．
（1）石墨烯是一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料，結(jié)構(gòu)如圖所示．則12g石墨烯中含有0.5N_A個(gè)6元環(huán)．
（2）工業(yè)上利用甲烷和氧氣直接氧化制取甲醇的反應(yīng)如下：
CH₄+$\frac{1}{2}$O₂（g）?CH₃OH（g）△H=-128.5kJ/mol
副反應(yīng)有：
CH₄（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）?CO（g）+2H₂O（g）△H=a kJ/mol
CH₄（g）+2O₂（g）?CO₂（g）+2H₂O（g）△H=b kJ/mol
CH₄（g）+O₂（g）→HCHO（g）+H₂O（g）△H=c kJ/mol
①若要有利于甲醇的生成，除了改變溫度外，還可以采取的兩種措施是增大壓強(qiáng)、選用合適的催化劑；
②甲醇與氧氣反應(yīng)生成HCHO（g）和水蒸汽的熱化學(xué)方程式為CH₃OH（g）+1/2O₂（g）→HCHO（g）+H₂O（g）△H=（c+128.5）KJ•L^-1．
（3）苯乙烷（C₈H₁₀）生產(chǎn)苯乙烯（C₈H₈）的反應(yīng)：C₈H₁₀（g）?C₈H₈（g）+H₂（g）△H＞0．T₁℃下，將0.40mol苯乙烷充入2L密閉容器中反應(yīng)，不同時(shí)間容器內(nèi)n（C₈H₁₀）如下表：

時(shí)間/min	0	10	20	30
n（C8H10）/mol	0.40	0.30	0.26	n2

①當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到30min時(shí)恰好到達(dá)平衡，則n₂取值的最小范圍是0.22＜n＜0.26；
②改變溫度為T₂℃，其他條件不變，測(cè)得平衡時(shí)容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)為反應(yīng)前的1.4倍，則此時(shí)苯乙烷的轉(zhuǎn)化率為40%．
（4）用惰性電極電解葡萄糖和硫酸鈉混合溶，可以制得葡萄糖酸[CH₂OH（CHOH）₄COOH]和己六醇[CH₂OH（CHOH）₄CH₂OH]．葡萄糖酸在陽極生成，對(duì)應(yīng)的電極反應(yīng)式CH₂OH（CHOH）₄CHO+H₂O-2e^-═CH₂OH（CHOH）₄COOH+2H⁺．

Answer 1

分析 （1）每個(gè)六元環(huán)中含有C原子個(gè)數(shù)=$\frac{1}{3}$×6=2，則六元環(huán)物質(zhì)的量=$\frac{12g}{12g/mol×2}$=0.5mol，六元環(huán)個(gè)數(shù)=nN_A；
（2）①可以從加快化學(xué)反應(yīng)速率和平衡移動(dòng)的角度分析解答；
②根據(jù)蓋斯定律分析求解；
（3）①平衡時(shí)的量比20min的量小，但變化量小于10min-20min，所以0.22＜n＜0.26；
②根據(jù)三行式求變化量；
（4）葡萄糖到葡萄糖酸[CH₂OH（CHOH）₄COOH]發(fā)生氧化反應(yīng)，所以在陽極產(chǎn)生，電極反應(yīng)式為：CH₂OH（CHOH）₄CHO+H₂O-2e^-═CH₂OH（CHOH）₄COOH+2H⁺．

解答 解：（1）每個(gè)六元環(huán)中含有C原子個(gè)數(shù)=$\frac{1}{3}$×6=2，則六元環(huán)物質(zhì)的量=$\frac{12g}{12g/mol×2}$=0.5mol，六元環(huán)個(gè)數(shù)=nN_A=0.5mol×N_A/mol=0.5N_A，
故答案為：0.5N_A；
（2）①CH₄+$\frac{1}{2}$O₂（g）?CH₃OH（g）△H=-128.5kJ/mol，正反應(yīng)是氣體體積減少的反應(yīng)，所以可以通增大壓強(qiáng)、選用合適的催化劑，
故答案為：增大壓強(qiáng)、選用合適的催化劑；
②由CH₄+$\frac{1}{2}$O₂（g）?CH₃OH（g）△H=-128.5kJ/mol…Ⅰ，
CH₄（g）+O₂（g）→HCHO（g）+H₂O（g）△H=c kJ/mol…Ⅱ，
目標(biāo)反應(yīng)CH₃OH（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）→HCHO（g）+H₂O（g），得Ⅱ-Ⅰ得：CH₃OH（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）→HCHO（g）+H₂O（g）△H=（c+128.5）kJ•L^-1，
故答案為：CH₃OH（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）→HCHO（g）+H₂O（g）△H=（c+128.5）kJ•L^-1； 
（3）①平衡時(shí)的量比20min的量小，但變化量小于10min-20min，所以0.22＜n＜0.26，
故答案為：0.22＜n＜0.26；
②C₈H₁₀（g）?C₈H₈（g）+H₂（g）
開始 0.40mol     0                0
變化   x             x               x
平衡0.40mol-x    x               x
所以：$\frac{0.4+x}{0.4}$=1.4，解之得：x=0.16，所以苯乙烷的轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.16}{0.4}$×100%=40%，
故答案為：40%；
（4）葡萄糖到葡萄糖酸[CH₂OH（CHOH）₄COOH]發(fā)生氧化反應(yīng)，所以在陽極產(chǎn)生，電極反應(yīng)式為：CH₂OH（CHOH）₄CHO+H₂O-2e^-═CH₂OH（CHOH）₄COOH+2H⁺；
故答案為：陽；CH₂OH（CHOH）₄CHO+H₂O-2e^-═CH₂OH（CHOH）₄COOH+2H⁺．

點(diǎn)評(píng) 本題考查外界條件對(duì)化學(xué)平衡的影響、蓋斯定律、化學(xué)平衡計(jì)算及電極反應(yīng)式的書寫，綜合性強(qiáng)，側(cè)重考查學(xué)生分析計(jì)算能力，難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書寫，注意利用均攤分計(jì)算（1）中每個(gè)六元環(huán)中C原子個(gè)數(shù)，題目難度不大．