認識掌握新反應 提升素養強能力

■浙江省紹興魯迅中學

我國一直致力于有關化工新技術的開發應用，又有新的突破和新的進展，如煤制烯烴、乙醇、PX及石油產品等。我國和國際上最近還有一些新的研究成果問世，如有關二氧化碳的最新轉化、Na2He的制取等。搜集并進一步了解、認識、掌握新的發展與新的反應，宏觀與微觀結合，新潮與經典結合，學習與練習結合，開闊視野，深入思考，接受理解，活學活用，可以增強我們的社會責任感與擔當，善于應用創新，增強快速領悟，學會分析推理與思索探究，真正培養素質，提升能力。現著重介紹、整理并拓展如下幾個方面，供大家參考。

一、煤的新技術與新應用

煤干餾得焦炭、煤焦油、焦爐氣等，又進一步發生氣化反應、液化反應，再由甲醇來制取一系列新產品，發生某些新反應，需要多角度、多方面整理、分析，形成新思路，掌握新方法，應用新成果。

(1)氣化反應。

(2)液化反應。

事實上可以寫一個CO與H2兩者按物質的量之比1∶2作用生成一元飽和醇或醚的通式：

②若CO與H2兩者按物質的量之比2∶3作用，則生成乙二醇或乙烯和水：

⑤若CO與H2兩者按一定的物質的量之比作用也可用下列通式表示，即生成汽油(液態烷烴)，n：5～8。

⑥若CO與H2兩者按物質的量之比1∶3作用，則生成甲烷：

(3)甲醇制乙烯、丙烯等。

(4)甲醇制乙醇。

二甲苯(PX)再氧化可制得對苯二甲酸，然后與乙二醇等縮聚制得滌綸等。

(6)“煤制油”又有新進展。

最近，中科院山西煤炭化學研究所研究成功：由煤催化制柴油、石腦油、蠟等高品質產品，具有國際先進水平。

二、有關二氧化碳的最新轉化

節能減排、低碳生活等是全球大事，是大家的追求，更是不少科學家探究的主要方向。介紹、學習最新成果，了解、應用新的知識，不僅能學習掌握新知識，增長見識，領悟新的思路與好的方法，而且還可培養勇于探索新知的創新精神、擔當社會責任及解決實際問題的能力。

1.人工“光合作用”。

美國佛羅里達州立大學科學家發現，人工觸發合成材料中的光合作用，可以將溫室氣體的主要成分CO2轉化為清潔空氣，同時產生能量，具有改善空氣質量和創造清潔能源的巨大潛力。該大學尤里布-羅莫團隊使用一種常見的無毒金屬鈦，添加有機分子后作為光的接收天線，由藍色LED光反應器組成的發光藍色圓筒，模仿太陽的藍色波長，CO2緩慢加入到圓筒中，慢慢發生化學反應后，被還原成兩種形式的碳——太陽能燃料甲酸和甲酰胺，同時，圓筒內的空氣得到凈化。作為“光合作用”，肯定另有O2生成，其化學方程式為：

2.CO2直接加氫制汽油。

據2017年5月6日網上披露，中科院大連所專家成功實現CO2直接加氫制取高辛烷值汽油，采用的新型復合催化劑含Fe3O4等。

若CO2和H2兩者按物質的量之比1∶4作用，則可制取甲烷：

3.“節能減排”的新方向。

將CO2轉化為甲醇(也是制甲醇的一種新的好方法)：

或CO2與天然氣反應，先生成CO、H2，再轉化為甲醇：

4.CO2轉化成乙烯。

①在酸性條件下，CO2電解可生成乙烯(宜用質子隔膜)：

②也可以在一定條件下，通過下列反應，將CO2轉變成乙烯：

5.CO2轉化成甲醛。

還有CO2與NH3在一定條件下，可轉化生成三聚氰酸、氨基甲酸銨或尿素等。

當然，還有別的新應用、新反應，如美國的燃料空氣炸彈(“炸彈之母”)、中國的“炸彈之王”、俄羅斯的“炸彈之父”等的爆炸反應及炸藥制取反應，“腳臭”的最新研究成果等。

專項練習

1.2016年7月28日提供的消息，芝加哥伊利諾伊大學的科學家們已經使用特殊屬性的化學物質作為一種新型的催化劑，可以將大氣中的二氧化碳更高效、更便宜地轉化為燃料。該太陽能電池由2塊硅光伏電池組成，當每平方米有100 W的光照時，便開始化學反應，從陰極產生氫氣和一氧化碳氣體，陽極產生氧和氫離子，這個反應產生的合成氣可以合成為柴油或者其他燃料。該研究團隊稱，該太陽能電池不僅能小范圍使用，也能應用在大規模的太陽能農場。火星的大氣層中充滿了二氧化碳，如果能在火星上找到水，也許有一天它甚至能在火星上提供電力。試寫出該反應的總方程式及陰極另一種反應式：____。

2.研究人員已經開發出了一種被稱作“第二皮膚”的高分子聚合物，未來有望直接用于醫治患者的皮膚，或者防止紫外線照射等方面。該新型聚合物為“XPL”，與真實的年輕皮膚擁有相同的力學性能。XPL由基于聚硅氧烷(polysiloxane-based)可調諧的材料制成，能夠提供具體的抗拉強度、彈性、黏附、閉塞性，以及收縮性水平。

試寫出聚二甲基硅氧烷的結構簡式：____。

3.燃料空氣炸彈(“炸彈之母”)中的燃料常用的有環氧乙烷、環氧丙烷、甲烷、丁烷、乙烯、乙炔、丙炔—丙二烯混合物、過氧化乙酰、二硼烷、無水偏二甲肼、硝基甲烷和硝酸丙酯等，并添加了鋁、硅硼鎂等助爆粉末。

(1)環氧乙烷的鏈狀同分異構體的名稱是____，它與2molCH3NH2反應的化學方程式是____。

(2)偏二甲肼與N2O4作用(火箭推進劑)的化學方程式是____。

(3)據查“雛菊剪”戰斗部裝有5715kg的GSX漿狀炸藥，主要成分為硝酸銨、鋁粉和聚苯乙烯等，硝酸銨引爆方程式是____；苯乙烯的環狀同分異構體是____(至少兩種)，苯乙烯的制取方法有：在一定條件下，苯與____發生____反應或苯與____發生____反應等。