Question

3．一定条件下，无机物可以转化为有机物．例如，干冰与液氨反应可生成氨基甲酸铵（NH₂COONH₄），氨基甲酸铵受热可转化为尿素[CO（NH₂）₂]．新近研究发现，海底热液中有CO₂和H₂等无机物，还有可能通过非生物途径形成的CH₄等烃类．
请回答：
（1）干冰的结构式O=C=O．
（2）干冰与液氨反应生成氨基甲酸铵的化学方程式CO₂+2NH₃═NH₂COONH₄．
（3）氨基甲酸铵受热转化为尿素的化学方程式NH₂COONH₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO（NH₂）₂+H₂O．
（4）有人推测，海底热液中CH₄由CO₂和H₂反应生成．从氧化还原反应的角度说明该推测的合理性CO₂中碳元素化合价为+4价，具有氧化性，H₂具有还原性，所以从氧化还原反应的角度说明该推测具有一定的合理性．
（5）也有人推测，海底热液中的CH₄由海底矿物直接生成．热液条件（如50MPa，300℃）下，矿物中
NaHCO₃、Fe与H₂O反应可生成CH₄的化学方程式NaHCO₃+3Fe+2H₂O$\frac{\underline{\;高温高压\;}}{\;}$CH₄+NaOH+Fe₃O₄．
（6）探究某矿物（xNa₂CO₃•yNaHCO₃•zH₂O）组成：取22.60g试样分成两等份后进行实验．一份用酒精灯加热至恒重（270），得到固体质量为7.95g；另一份加入足量酸，放出的气体通入过量的澄清石灰水，得到白色沉淀10.00g．该矿物的化学式是Na₂CO₃•NaHCO₃•2H₂O（用x、y、z的最简整数比表示）．
（7）BaSO₄不溶于酸，若用饱和Na₂CO₃溶液处理可转化为溶于酸的BaCO₃，沉淀转化反应的离子方程式是BaSO₄+CO₃^2-=BaCO₃+SO₄^2-．

Answer 1

分析 （1）干冰中碳原子与氧原子之间形成2对共用电子对；
（2）由题目信息可知，CO₂与NH₃反应生成NH₂COONH₄；
（3）NH₂COONH₄转化为CO（NH₂）₂，由原子守恒可知还生成H₂O；
（4）CO₂中碳元素化合价为+4价，具有氧化性，H₂具有还原性；
（5）NaHCO₃、Fe与H₂O反应可生成CH₄，C元素发生还原反应，则Fe发生氧化反应生成四氧化三铁，还应有NaOH生成；
（6）一份固体加入减轻的质量为结晶水的质量及碳酸氢钠分解生成的二氧化碳、水的质量质量之和；另一份加入酸后用石灰水吸收气体，生成的10g白色沉淀为碳酸钙的质量，结合每份样品总质量列方程计算解答；
（7）BaSO₄与碳酸钠反应得到BaCO₃与硫酸钠．

解答 解：（1）干冰中碳原子与氧原子之间形成2对共用电子对，结构式为O=C=O，
故答案为：O=C=O；
（2）由题目信息可知，CO₂与NH₃反应生成NH₂COONH₄，反应方程式为：CO₂+2NH₃═NH₂COONH₄，
故答案为：CO₂+2NH₃═NH₂COONH₄；
（3）NH₂COONH₄转化为CO（NH₂）₂，由原子守恒可知还生成H₂O，反应方程式为：NH₂COONH₄ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ CO（NH₂）₂+H₂O，
故答案为：NH₂COONH₄ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO（NH₂）₂+H₂O；
（4）CO₂中碳元素化合价为+4价，具有氧化性，H₂具有还原性，所以从氧化还原反应的角度说明该推测具有一定的合理性，
故答案为：CO₂中碳元素化合价为+4价，具有氧化性，H₂具有还原性，所以从氧化还原反应的角度说明该推测具有一定的合理性；
（5）NaHCO₃、Fe与H₂O反应可生成CH₄，C元素发生还原反应，则Fe发生氧化反应生成四氧化三铁，还应有NaOH生成，反应方程式为：NaHCO₃+3Fe+2H₂O$\frac{\underline{\;高温高压\;}}{\;}$CH₄+NaOH+Fe₃O₄，
故答案为：NaHCO₃+3Fe+2H₂O$\frac{\underline{\;高温高压\;}}{\;}$CH₄+NaOH+Fe₃O₄；
（6）设11.30g矿物中Na₂CO₃、NaHCO₃、H₂O的物质的量分别为amol、bmol、cmol，
2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O  固体质量减少
2mol                           62g
bmol                           31b g
则31b+18c=11.3-7.95=3.35
另一份加入酸后用石灰水吸收气体，生成的10g白色沉淀为碳酸钙的质量，根据碳原子守恒则a+b=$\frac{10}{100}$=0.1
由样品质量可得：106a+84b+18c=11.3，
联立方程解得a=0.05、b=0.05、c=0.1，
故该矿物的化学式是Na₂CO₃•NaHCO₃•2H₂O，
故答案为：Na₂CO₃•NaHCO₃•2H₂O；
（7）BaSO₄不溶于酸，若用饱和Na₂CO₃溶液处理可转化为溶于酸的BaCO₃，沉淀转化反应的离子方程式是：BaSO₄+CO₃^2-=BaCO₃+SO₄^2-，
故答案为：BaSO₄+CO₃^2-=BaCO₃+SO₄^2-．

点评 本题考查混合物计算、化学方程式书写、氧化还原反应、沉淀转化等，是对学生综合能力的考查，难度中等．