Question

13．“温室效应”是全球关注的环境问题之一，科学家们一直致力于CO₂的“组合转化”技术研究．例如将CO₂和H₂以1：4或1：3的比例混合，在适当条件下反应，生成H₂O的同时可分别获得重要的气态能源物质A和对植物生长有调节作用的有机物B．请回答下列问题：
（1）写出生成A的化学方程式：CO₂+H₂=CH₄+2H₂O（不必写反应条件）
（2）某小组做了如下三组对照实验来证实有机物B对植物生长的调节作用．
实验I：集气瓶中放青色、未熟的水果，在空气中盖上玻璃片．
实验II：集气瓶中放青色、未熟的水果，通入一定量的有机物B．
实验III：集气瓶中放青色、未熟的水果，瓶底放少量KMnO₄固体．
该三组实验中，水果成熟的先后顺序为II、I、III．
（3）A分子的空间构型为正四面体结构，结构式为；B分子中有6个原子共面，结构简式为CH₂=CH₂．

Answer 1

分析 将CO₂和H₂以1mol：4mol的比例混合，在适当条件下反应，生成H₂O的同时可分别获得重要的气态能源物质A，由原子守恒可知生成H₂O为2mol，故A中C、H原子物质的量之比为1mol：（4mol×2-4mol）=1：4，故A为CH₄，
将CO₂和H₂以1mol：3mol的比例混合，在适当条件下反应，生成H₂O的同时获得对植物生长有调节作用的有机物B，B为乙烯，
（1）二氧化碳与氢气按1：4反应生成甲烷与水；
（2）水果成熟会产生乙烯，乙烯对水果具有催熟作用，且被酸性高锰酸钾氧化，据此判断；
（3）甲烷为正四面体结构，碳原子最外层有4个电子，能形成4个共价键达到稳定结构，每个氢原子能形成一个共价键达到稳定结构，据此写出甲烷的结构式，乙烯为平面型结构，乙烯分子式为C₂H₄，两个碳原子之间通过共用2对电子形成一个碳碳双键，据此书写结构简式．

解答 解：“温室效应”是全球关注的环境问题之一，科学家们一直致力于CO2的“组合转化”技术研究．例如将CO2和H2以1：4或1：3的比例混合，在适当条件下反应，生成H2O的同时可分别获得重要的气态能源物质A和对植物生长有调节作用的有机物B，A为甲烷，B为乙烯，
（1）二氧化碳与氢气按1：4反应生成甲烷与水，方程式：CO₂+H₂=CH₄+2H₂O；
故答案为：CO₂+H₂=CH₄+2H₂O；
（2）II中通入乙烯，对水果具有催熟作用，最先成熟，水果成熟过程中会产生乙烯，对水果具有催熟作用，乙烯易被酸性高锰酸钾氧化，故III中产生的乙烯被氧化，成熟最慢，故成熟先后顺序为：II、I、III，
故答案为：II、I、III；
（3）甲烷为正四面体结构，1个甲烷分子中含1个C、4个H原子，分子式为CH₄，碳原子的最外层有4个电子，氢原子最外层1个电子，一个碳原子形成4对共用电子对，一个氢原子形成一对共用电子对，所以电子式为：，其结构式为，乙烯为平面型结构，6个原子共面，乙烯分子中含有2个碳原子和4个氢原子，两个碳原子之间通过共用2对电子形成一个碳碳双键，碳碳键与碳氢键之间夹角120度，为平面型结构，其电子式为：，结构式为：，结构简式为CH₂=CH₂，
故答案为：正四面体结构；；6；CH₂=CH₂．

点评 本题考查有机物的推断、烯烃的性质及乙烯用途、甲烷的结构等，难度不大，注意对基础知识的理解掌握．