题目内容
【题目】某研究小组为了探究一种无机矿物质X(仅含四种元素)的组成和性质，设计并完成如下实验，另取10.80 g X在惰性气流中加热至完全分解，得到6.40 g固体1，请回答如下问题：
(1)画出白色沉淀1中金属元素的原子结构示意图____________，写出气体甲的电子式____________。
(2)在惰性气流中加热X至完全分解的化学反应方程式为________________________。
(3)白色沉淀2在空气中变成红褐色沉淀的原因是_________________(用化学反应方程式表示)。
(4)一定条件下，气体甲与固体1中的某种成分可能发生氧化还原反应，写出一个可能的化学反应方程式___________，并设计实验方案验证该反应的产物___________。
【答案】
CaFe(CO3)2
CaO+FeO+2CO2↑ 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 2FeO+CO2
Fe2O3+CO 取适量固体于试管中，加入盐酸溶解，然后滴入几滴KSCN溶液，若溶液变红色，说明产物中含有+3价Fe3+
【解析】
X能和HCl反应生成气体甲，隔绝空气加热X得到气体甲和固体1，猜测X是碳酸盐，因为X加热易分解且能和酸反应生成CO2，那么甲为CO2，固体1溶于水得到溶液1和固体2，溶液1和二氧化碳反应生成白色沉淀1，白色沉淀1和二氧化碳、水反应生成溶液2，则白色沉淀1为碳酸盐、溶液2为碳酸氢盐；
固体2和稀盐酸反应生成溶液3，且需要无氧条件，溶液3中加入碱在无氧条件下生成白色沉淀2，白色沉淀2被空气氧化生成红褐色沉淀，则白色沉淀2是Fe(OH)2，溶液3为FeCl2，X仅含4种元素，碳酸盐分解生成二氧化碳气体和两种氧化物，其中一种氧化物能溶于水，与CO2反应能耗产生白色沉淀1，可猜测固体1中成分为CaO、FeO，对应地，X应为CaFe(CO3)2，结合题中信息：10.80 gX在惰性气流中加热至完全分解，得到6.40 g固体1，经计算，确认X为CaFe(CO3)2，那么，溶液1是Ca(OH)2，白色沉淀1是CaCO3，溶液2是Ca(HCO3)2，再结合题目分析解答。
根据上述分析可知：气体甲是CO2；固体1是CaO、FeO的混合物；溶液1是Ca(OH)2，白色沉淀1是CaCO3，溶液2是Ca(HCO3)2；白色沉淀2是Fe(OH)2，溶液3为FeCl2，则固体2是FeO；对应地，X在惰性气流中加热至完全分解，得到6.40g固体1，经计算，确认X应为CaFe(CO3)2。
(1)白色沉淀1是CaCO3，碳酸钙中金属元素的Ca，20号元素，原子核外电子排布为2、8、8、2，则Ca原子结构示意图为，气体甲是CO2，C原子与2个O原子形成4对共用电子对，电子式为；
(2)通过以上分析知，X的化学式是CaFe(CO3)2，在惰性气流中加热X至完全分解生成二氧化碳和氧化钙、氧化亚铁，所以该反应的化学反应方程式为CaFe(CO3)2CaO+FeO+2CO2↑；
(3)白色沉淀2是Fe(OH)2，氢氧化亚铁不稳定，易被空气氧化生成红褐色氢氧化铁，所以白色沉淀2在空气中变成红褐色Fe(OH)3的方程式为4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3；
(4)一定条件下，气体甲与固体1中的某种成分可能发生氧化还原反应，FeO具有还原性，能被CO2氧化生成四氧化三铁或氧化铁，同时生成CO，反应方程式为2FeO+CO2Fe2O3+CO(或生成Fe3O4)，如果该反应发生，则生成固体中含有+3价铁，取适量固体于试管中，加入盐酸溶解，然后滴入几滴KSCN溶液，若溶液变红色，说明产物中含有+3价Fe3+。
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【题目】“低碳经济”备受关注，CO2的捕集、利用与封存成为科学家研究的重要课题。
(1)绿色植物通过图1所示过程储存能量，用化学方程式表示其光合作用的过程：_______。
(2)TiO2是一种性能优良的半导体光催化剂,能有效地将有机污染物转化为CO2等小分子物质。图2为在TiO2的催化，O3降解CH3CHO的过程,则该反应的化学方程式为_____________________。
(3)将一定量的CO2(g)和CH4(g)通入一恒容密闭容器中发生反应CO2(g)+CH4(g)
2CO(g)+2H2(g)。
①已知：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H1=-802 kJ/mol
CO(g)+
O2(g)=CO2(g) △H2=-283 kJ/mol
CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) △H3=-41 kJ/mol
则反应CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)的 △H=___________________________。
②为了探究反应CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)的反应速率与浓度的关系，起始时向恒容密闭容器中通入CO2与CH4，使其物质的量浓度均为1.0mol/L，平衡时，根据相关数据绘制出两条反应速率与浓度关系曲线(如图3)：v正-c(CH4)和v逆-c(CO)，则与v正-c(CH4)相对应的是图中曲线________(填“甲”或“乙”)；该反应达到平衡后，某一时刻降低温度,反应重新达到平衡，则此时曲线甲对应的平衡点可能为________(填“D”“E”或“F”)。
(4)用稀氨水喷雾捕集CO2最终可得产品NH4HCO3。
①在捕集时，气相中有中间体NH2COONH4(氨基甲酸铵)生成。现将一定量纯净的氨基甲酸铵置于恒容密闭容器中，分别在不同温度下进行反应：NH2COONH4(s)
2NH3(g)+CO2(g)。实验测得的有关数据见下表(t1<t2<t3)。
| 15 | 25 | 35 |
0 | 0 | 0 | 0 |
t1 | 9×10-3 | 2.7×10-2 | 8.1×10-2 |
t2 | 3×10-2 | 4.8×10-2 | 9.4×10-2 |
t3 | 3×10-2 | 4.8×10-2 | 9.4×10-2 |
氨基甲酸铵分解反应是_______(填“放热”或“吸热”反应)。15℃时，此反应的化学平衡常数K=____________________。
②在NH4HCO3溶液中，反应NH4++HCO3-+H2O
NH3·H2O+H2CO3的平衡常数K=_____________________(已知常温下NH3·H2O的电离平衡常Kb=2×10-5，H2CO3的电离平衡常Ka1=4×10-7)。
