题目内容

3．甲、乙、丙、丁、戊具有如图所示的结构或结构单元，图中四面体外可能有的部分未画出，只有实线表示共价键，X、Y可同可不同．
已知：甲、乙晶体类型相同，单质甲能与乙发生置换反应，丙、丁、己三种粒子均含有等量的总电子数，其中丙、己是同一类晶体中的分子，己在常温下呈液态，能产生两种10电子的离子，丁是阳离子且与丙符合“等电子原理”（具有相同电子数和原子数的分子或离子互称为等电子体），戊通常为液体与丙结构相似，但分子中多了24个价电子．
（1）写出液态己产生两种等电子粒子的电离方程式：2H2O?H3O++OH-．
（2）X、Y原子的最外层都满足8电子的分子是D（填字母代号）
A．甲        B．乙       C．丙       D．戊      E．己
（3）写出甲与乙发生置换反应的反应方程式：SiO2+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+2CO↑．
（4）丙是目前重要的能源之一．
①丙和己在催化、加热条件下得到可燃性的两种气体，其反应的化学方程式是：CH4+H2O$\frac{\underline{催化剂}}{△}$CO+3H2．
②现代高能电池中，常用丙作燃料电池的原料，在碱性介质（KOH溶液）的情况下，其正极反应的电极方程式为2H2O+O2+4e-=4OH-．
（5）请写出一种与戊符合“等电子原理”的离子SO42-或SiO44-或PO43-．

分析 丙、丁、己三种粒子均含有等量的总电子数，其中丙、己是同一类晶体中的分子，己在常温下呈液态，能产生两种10电子的离子，推断己为H2O，电离生成水合氢离子和氢氧根离子；与水电子数相同的正四面体的分子，丙为10电子微粒推断为CH4，丁是阳离子且与丙符合“等电子原理”，为10电子阳离子，所以丁为NH4+；甲、乙、丙、丁、戊均具有如图所示的结构或结构单元．实线表示共价键，都是正四面体结构，甲、乙晶体类型相同，单质甲能与乙发生置换反应，单质为四面体和化合物为四面体的物质发生置换反应，推断甲为C，乙为SiO2，戊通常为液体与丙结构相似，但分子中多了24个价电子，则判断为CCl4，价电子数=6+4×7=34，甲烷价电子=6+4=10，符合结构特征，依据判断出的物质分析回答问题．

解答 解：丙、丁、己三种粒子均含有等量的总电子数，其中丙、己是同一类晶体中的分子，己在常温下呈液态，能产生两种10电子的离子，推断己为H2O，电离生成水合氢离子和氢氧根离子；与水电子数相同的正四面体的分子，丙为10电子微粒推断为CH4，丁是阳离子且与丙符合“等电子原理”，为10电子阳离子，所以丁为NH4+；甲、乙、丙、丁、戊均具有如图所示的结构或结构单元．实线表示共价键，都是正四面体结构，甲、乙晶体类型相同，单质甲能与乙发生置换反应，单质为四面体和化合物为四面体的物质发生置换反应，推断甲为C，乙为SiO2，戊通常为液体与丙结构相似，但分子中多了24个价电子，则判断为CCl4，价电子数=6+4×7=34，甲烷价电子=6+4=10，符合结构特征
（1）液态戊为H2O产生两种等电子粒子的电离方程式为2H2O?H3O++OH-，故答案为：2H2O?H3O++OH-； 
（2）A、甲是C，由原子构成，不存在分子，故A错误；
B、乙为SiO2，属于原子构成的无分子存在，故B错误；
C、丙为CH4，氢原子不是8电子结构，故C错误；
D、戊为CCl4，碳原子和氯原子最外层都达到8电子稳定结构，故D正确；
E、己为H2O，分子中氢原子是2电子稳定结构，故E错误；
X、Y原子的最外层都满足8电子的分子是D，
故电能为：D．
（3）甲与乙是C和SiO2发生置换反应的反应方程式为SiO2+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+2CO↑，故答案为：SiO2+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+2CO↑；
（4）①丙为CH4和戊为H2O在催化、加热条件下得到可燃性的两种气体，判断为氢气和一氧化碳，其反应的化学方程式是：CH4+H2O$\frac{\underline{催化剂}}{△}$CO+3H2，
故答案为：CH4+H2O$\frac{\underline{催化剂}}{△}$CO+3H2；      
②丙为CH4作燃料电池的原料，在碱性介质（KOH溶液）的情况下，甲烷做原电池负极失去电子发生氧化反应，正极是氧气得到电子发生还原反应，O2+2H2O+4e-=4OH-；在碱性介质（KOH溶液）的情况下，电池总反应为：CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O；依据电池总反应减去正极电极反应，消去氧气得到负极反应的电极方程式为：CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O，
故答案为：2H2O+O2+4e-=4OH-；
（5）戊通常为液体与丙结构相似，但分子中多了24个价电子，则判断为CCl4，价电子数=6+4×7=34，甲烷价电子=6+4=10，所以CCl4符合结构特征，具有相同电子数和原子数的分子或离子互称为等电子体，与戊符合“等电子原理”的离子可以为SO42-或SiO44-或PO43-；
故答案为：SO42-或SiO44-或PO43-．

点评 本题考查了等电子粒子的分析判断，主要是常见十电子微粒的性质应用，结构判断，题目难度中等

练习册系列答案
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