Question

12．碳是形成物種最多的元素之一，許多含碳物質對人類極其重要．
（1）石墨烯是一種由碳原子構成的單層片狀結構的新材料，結構如右圖所示．則12g石墨烯中含有0.5N_A個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如下：
CH₄+$\frac{1}{2}$O₂（g）?CH₃OH（g）△H=-128.5kJ/mol
副反應有：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、選用合適的催化劑；
②甲醇與氧氣反應生成HCHO（g）和水蒸汽的熱化學方程式為CH₃OH（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）→HCHO（g）+H₂O（g）△H=（c+128.5）KJ•L^-1．
（3）苯乙烷（C₈H₁₀）生產苯乙烯（C₈H₈）的反應：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，不同時間容器內n（C₈H₁₀）如下表：

時間/min	0	10	20	30
n（C8H10）/mol	0.40	0.30	0.26	n2

2當反應進行到30min時恰好到達平衡，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，測得平衡時容器內氣體壓強為反應前的1.4倍，則此時苯乙烷的轉化率為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，對應的電極反應式CH₂OH（CHOH）₄CHO+H₂O-2e^-═CH₂OH（CHOH）₄COOH+2H⁺．

Answer 1

分析 （1）一個碳原子參與三個碳的形成，所以形成一個六元環(huán)，需要碳原子的個數(shù)為：6×$\frac{1}{3}$=2，由此分析解答；
（2）①可以從加快化學反應速率和平衡移動的角度分析解答；
②根據(jù)蓋斯定律分析求解；
（3）①平衡時的量比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，所以在陽極產生，電極反應式為：CH₂OH（CHOH）₄CHO+H₂O-2e^-═CH₂OH（CHOH）₄COOH+2H⁺．

解答 解：（1）一個碳原子參與三個碳的形成，所以形成一個六元環(huán)，需要碳原子的個數(shù)為：6×$\frac{1}{3}$=2，所以12g石墨烯物質的量為1mol，所以形成6元環(huán)的物質的量為：$\frac{1}{2}$mol，即0.5N_A個6元環(huán)，故答案為：0.5N_A；
（2）①CH₄+$\frac{1}{2}$O₂（g）?CH₃OH（g）△H=-128.5kJ/mol，正反應是氣體體積減少的反應，所以可以通增大壓強、選用合適的催化劑，
故答案為：增大壓強、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，目標反應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，所以在陽極產生，電極反應式為：CH₂OH（CHOH）₄CHO+H₂O-2e^-═CH₂OH（CHOH）₄COOH+2H⁺；
故答案為：陽；CH₂OH（CHOH）₄CHO+H₂O-2e^-═CH₂OH（CHOH）₄COOH+2H⁺．

點評 本題考查外界條件對化學平衡的影響、蓋斯定律、三行式的應用和電極反應式的書寫，綜合性強，有一定的難度．