Question

12．一定條件下，無機物可以轉化為有機物．例如，干冰與液氨反應可生成氨基甲酸銨（NH₂COONH₄），氨基甲酸銨受熱可轉化為尿素[CO（NH₂）₂]．新近研究發現，海底熱液中有CO₂和H₂等無機物，還有可能通過非生物途徑形成的CH₄等烴類．
請回答：
（1）干冰的結構式O=C=O．
（2）干冰與液氨反應生成氨基甲酸銨的化學方程式CO₂+2NH₃═NH₂COONH₄．
（3）氨基甲酸銨受熱轉化為尿素的化學方程式NH₂COONH₄ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ CO（NH₂）₂+H₂O．
（4）有人推測，海底熱液中CH₄由CO₂和H₂反應生成．從氧化還原反應的角度說明該推測的合理性CO₂中碳元素化合價為+4價，具有氧化性，H₂具有還原性，所以從氧化還原反應的角度說明該推測具有一定的合理性．
（5）也有人推測，海底熱液中的CH₄由海底礦物直接生成．熱液條件（如50MPa，300℃）下，礦物中NaHCO₃、Fe與H₂O反應可生成CH₄的化學方程式NaHCO₃+3Fe+2H₂O$\frac{\underline{\;高溫高壓\;}}{\;}$CH₄+NaOH+Fe₃O₄．
（6）探究某礦物（xNa₂CO₃•yNaHCO₃•zH₂O）組成：取22.60g試樣分成兩等份后進行實驗．一份用酒精燈加熱至恒重（270），得到固體質量為7.95g；另一份加入足量酸，放出的氣體通入過量的澄清石灰水，得到白色沉淀10.00g．該礦物的化學式是Na₂CO₃•NaHCO₃•2H₂O（用x、y、z的最簡整數比表示）．
（7）BaSO₄不溶于酸，若用飽和Na₂CO₃溶液處理可轉化為溶于酸的BaCO₃，沉淀轉化反應的離子方程式是BaSO₄+CO₃^2-=BaCO₃+SO₄^2-．

Answer 1

分析 （1）干冰中碳原子與氧原子之間形成2對共用電子對；
（2）由題目信息可知，CO₂與NH₃反應生成NH₂COONH₄；
（3）NH₂COONH₄轉化為CO（NH₂）₂，由原子守恒可知還生成H₂O；
（4）CO₂中碳元素化合價為+4價，具有氧化性，H₂具有還原性；
（5）NaHCO₃、Fe與H₂O反應可生成CH₄，C元素發生還原反應，則Fe發生氧化反應生成四氧化三鐵，還應有NaOH生成；
（6）一份固體加入減輕的質量為結晶水的質量及碳酸氫鈉分解生成的二氧化碳、水的質量質量之和；另一份加入酸后用石灰水吸收氣體，生成的10g白色沉淀為碳酸鈣的質量，結合每份樣品總質量列方程計算解答；
（7）BaSO₄與碳酸鈉反應得到BaCO₃與硫酸鈉．

解答 解：（1）干冰中碳原子與氧原子之間形成2對共用電子對，結構式為O=C=O，
故答案為：O=C=O；
（2）由題目信息可知，CO₂與NH₃反應生成NH₂COONH₄，反應方程式為：CO₂+2NH₃═NH₂COONH₄，
故答案為：CO₂+2NH₃═NH₂COONH₄；
（3）NH₂COONH₄轉化為CO（NH₂）₂，由原子守恒可知還生成H₂O，反應方程式為：NH₂COONH₄ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$   CO（NH₂）₂+H₂O，
故答案為：NH₂COONH₄ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ CO（NH₂）₂+H₂O；
（4）CO₂中碳元素化合價為+4價，具有氧化性，H₂具有還原性，所以從氧化還原反應的角度說明該推測具有一定的合理性，
故答案為：CO₂中碳元素化合價為+4價，具有氧化性，H₂具有還原性，所以從氧化還原反應的角度說明該推測具有一定的合理性；
（5）NaHCO₃、Fe與H₂O反應可生成CH₄，C元素發生還原反應，則Fe發生氧化反應生成四氧化三鐵，還應有NaOH生成，反應方程式為：NaHCO₃+3Fe+2H₂O$\frac{\underline{\;高溫高壓\;}}{\;}$CH₄+NaOH+Fe₃O₄，
故答案為：NaHCO₃+3Fe+2H₂O$\frac{\underline{\;高溫高壓\;}}{\;}$CH₄+NaOH+Fe₃O₄；
（6）設11.30g礦物中Na₂CO₃、NaHCO₃、H₂O的物質的量分別為amol、bmol、cmol，
2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O  固體質量減少
2mol                           62g
bmol                           31b g
則31b+18c=11.3-7.95=3.35
另一份加入酸后用石灰水吸收氣體，生成的10g白色沉淀為碳酸鈣的質量，根據碳原子守恒則a+b=$\frac{10}{100}$=0.1
由樣品質量可得：106a+84b+18c=11.3，
聯立方程解得a=0.05、b=0.05、c=0.1，
故該礦物的化學式是Na₂CO₃•NaHCO₃•2H₂O，
故答案為：Na₂CO₃•NaHCO₃•2H₂O；
（7）BaSO₄不溶于酸，若用飽和Na₂CO₃溶液處理可轉化為溶于酸的BaCO₃，沉淀轉化反應的離子方程式是：BaSO₄+CO₃^2-=BaCO₃+SO₄^2-，
故答案為：BaSO₄+CO₃^2-=BaCO₃+SO₄^2-．

點評 本題考查混合物計算、化學方程式書寫、氧化還原反應、沉淀轉化等，是對學生綜合能力的考查，難度中等．