新编一道高考仿真题
——由无细胞化学酶法从CO2合成淀粉编题
特级教师胡征善
高考必备，中考亦可仿此稍降低要求！
2021年9月24日中国科学家首次在《Science》上发表了《无细胞化学酶法从二氧化碳合成淀粉》(Cell-freechemoenzymaticstarchsynthesisfromcarbondioxide)。由CO2经11步核心反应制得淀粉，转化图如下：图中转化箭头的圆角框中涉及的符号均为催化剂(或酶)。据此转化图完成下列问题：
（1）写出由甲醇生成甲醛的化学方程式________________________。
（2）由DHAP生成GAP的反应类型是_________。
（3）根据结构和性质，DHA属于_____(填有机化合物的类别)。写出与DHA分子式相同且满足指定条件下的有机分子结构(写结构简式)，并用“＊”指出其中的手性碳原子。
a.与DHA属于同类别：__________；
b.分子中含—CH2OH的三元环状化合物：____________。
（4）G-6-P和G-1-P互为___________。
（5）在转化图中多次出现PO42—基团离子。写出其结构简式__________。
（6）由CO2和H2反应生成甲醇，这里的H2来源于H2O，你认为由H2O分解制得H2，最廉价的能源是________，此过程的名称为_______?。
（7）淀粉中葡萄糖单元结构特征为______________(写两个)。
（8）转化过程有两处涉及了ATP和ADP。ADP的名称为__________。
（9）写出以CO2和H2O为初始原料经此人工合成过程生成淀粉，11步核心反应的总化学方程式为________________。
（10）为了CO2减排达到“碳中和”，上列技术若实现工业化生产，你认为此制淀粉工厂最适宜应与______厂联合生产(类似于侯德榜联合制碱法制碱)。
（11）空气中CO2含量太低，无法直接利用空气来实行上述转化。若使用空气中CO2来实现人工合成淀粉，首先应将空气中CO2_____。
（12）据报道，2020年一年全球人均喝掉6.2L纯酒精(密度0.79g/mL)。据此计算：全球人一年喝掉的酒，若将酿酒排放出的CO280%用来人工合成淀粉(假设合成过程中CO2的总利用率为75%)，则可以生产多少吨淀粉(全球总人口以75.8亿计)？
答案
（1）2CH3OH+O2==2HCHO+2H2O2
氧化反应
糖类
同分异构体
式中P=O写作PO也可以
（6）太阳能催化光解水
（7）六元环、含3个羟基(或苷键、写含有醚基不扣分)
（8）二磷酸腺苷(或腺苷二磷酸、或腺嘌呤核苷二磷酸)
（9）6nCO2+11nH2O===(C6H10O5)n+6nH2O2+3nO2
（10）火力发电厂
（11）富集
（12）平均每人消耗6.2L纯酒精，酿酒排放的CO2：
n(CO2)=6.2×0.79/46=0.106(kmol)
可以合成淀粉m：
m=0.106×80%×75%×162n/6n=1.717(kg)
全球总人口：
1.717×75.8×10—8/10—3=1.30×10—7(t)
第（9）题解析：11步核心反应之外还有4步反应，11步核心反应可由下列反应加和得到：
6nHCHO==(C6H10O5)n+nH2O(1)
CH3OH+O2==HCHO+H2O2(2)
CO2+3H2==CH3OH+H2O(3)
2H2O==2H2+O2(4)
(1)+(2)×6n+(3)×6n+(4)×9n即得总反应式。
第（12）题解析：淀粉酿酒生成乙醇和二氧化碳的物质的量之比为1:1，二氧化碳合成淀粉的物质的量之比为6n:1。
【注】
核心反应之外的四步反应：
第4步和第11步中含有ATP的参与与恢复。第2步中含有H2O2在cat(过氢化氢酶)作用下的催化分解；第10步中含有二磷酸的水解。全面考虑这些反应的总效果就是绿色植物的光合作用。
|
|
