第3部分 热点6 中国前沿科技——人工合成淀粉-【金版教程】2023高考化学大二轮专题复习冲刺方案全书word（新教材，创新版）

热点6　中国前沿科技——人工合成淀粉 中国科学家历时六年多的科研攻关，终于在人工合成淀粉方面取得重大颠覆性、原创性突破——国际上首次在实验室实现二氧化碳到淀粉的从头合成，被国际学术界认为是影响世界的重大颠覆性技术，这一成果2021年9月24日在国际学术期刊《科学》发表。 人工合成淀粉这一技术，为农业生产方式的改变提供了可能途径，具有重大现实意义。该素材可能结合反应历程图像、有机合成、反应原理综合题等进行命题。 1．我国科学家首次在实验室实现了CO2到淀粉的从头合成，具有重大意义。其中 (DHA)是合成过程中的一种中间产物，下列有关该中间产物的说法正确的是(　　) A．DHA的分子式为C3H6O3，是乙二醇的同系物 B．DHA分子中所有碳原子处于同一平面 C．DHA分子能发生取代反应、消去反应 D．能发生银镜反应的DHA的同分异构体仅有1种 答案　B 解析　有机物互为同系物需要满足结构相似(碳骨架类型相同、官能团种类和数目相同)，分子组成上相差若干个CH2原子团，DHA分子中含有2个羟基和1个酮羰基，乙二醇分子中只含有2个羟基，二者官能团种类不相同，不互为同系物，A错误。由于连接—OH的碳原子的邻位碳原子上没有H，故不能发生消去反应，C错误。能发生银镜反应的DHA的同分异构体中应含有醛基(—CHO)或甲酸酯基，故其结构不止1种，D错误。 2．2021年9月我国科学家首次在实验室实现从CO2到淀粉的全合成，其合成路线如下： 下列说法错误的是(　　) A．温度过高不利于步骤②、③反应的发生 B．CH3OH分子中H—C—O键角小于HCHO分子中H—C—O键角 C．反应③属于加成反应，生成的DHA分子间存在氢键 D．该途径所得淀粉属于有机高分子，与纤维素互为同系物 答案　D 3．我国科学工作者首次在实验室实现了二氧化碳到淀粉的人工合成，该研究成果取得了原创性突破，其合成路线中的第一步反应为CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH。某温度下，在容积为2 L的刚性容器中投入2 mol CO2和6 mol H2，发生上述反应，达到平衡时，体系压强变为原来的0.7倍。下列叙述错误的是(　　) A．若该反应只有在低温时才能自发进行，则活化能E正<E逆 B．继续通入CO2可提高CH3OH的产率 C．该温度下反应的平衡常数K≈0.52 D.保持不变，说明该反应达到平衡 答案　D 解析　该反应是气体分子数减小的反应，ΔS<0，又该反应只有在低温时才能自发进行，根据ΔG＝ΔH－TΔS<0时反应可自发进行知，ΔH<0，则ΔH＝E正－E逆<0，则E正<E逆，A正确；继续通入CO2，平衡正向移动，CH3OH的实际产量增大，理论产量不变，故CH3OH的产率增大，B正确；设生成CH3OH的物质的量为x mol，由题给信息列三段式： CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) 2 6 0 0 x 3x x x 2－x 6－3x x x 平衡时体系中气体总物质的量为(8－2x) mol，达到平衡时，体系压强变为原来的0.7倍，即＝0.7，则x＝1.2。平衡时c(CO2)＝0.4 mol/L、c(H2)＝1.2 mol/L、c(CH3OH)＝0.6 mol/L、c(H2O)＝0.6 mol/L，该温度下K＝＝≈0.52，C正确；按物质的量之比等于化学计量数之比投入原料时，始终保持不变，不能说明反应达到平衡，D错误。 4．2021年9月，中科院天津工业生物技术研究所在淀粉的人工合成方面取得重大突破性进展，在国际上首次在实验室实现了二氧化碳到淀粉的从头合成，其中部分核心反应如图所示。 设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是(　　) A．反应①中消耗44 g CO2，转移电子数为6NA B．反应③中cat.为催化剂，实验室常用MnO2催化该反应 C．30 g HCHO与DHA的混合物中含氧原子的数目为2NA D．淀粉与纤维素的分子式相同，但二者不互为同分异构体 答案　C 解析　转化过程中各步反应的化学方程式列表如下： 反应 化学方程式 反应 化学方程式 ① CO2＋3H2===CH3OH＋H2O ③ 2H2O2===O2↑＋2H2O ② CH3OH＋O2===H2O2＋HCHO ④ 3HCHO―→ HCHO与DHA的最简式相同，为CH2O,30 g HCHO与DHA的混合物中含氧原子的物质的量为＝1 mol，C错误。 学科网（北京）股份有限公司 $