Question

2．碳、硅、锗（Ge）均属于碳族元素，碳族元素的化合物种类繁多．
（1）碳能形成多种化合物分子，其中所含电子数最少的是CH₄（填分子式），列举该物质的一个用途：化工原料（或燃料）．
（2）某化合物的分子式为C₅H_xN，若分子中C、N原子最外层都达到8电子稳定结构，则x的最大值是13，此时该物质中C的质量分数为69%（结果保留2为有效数字）．
（3）SiO₂晶体是制作光导纤维的主要原料．
①玻璃中含有SiO₂实验室中盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用磨口玻璃塞，原因是SiO₂+2OH^-═SiO₃^2-+H₂O．（用离子方程式表示）
②SiO₂可用于制备有机反应重要还原剂NaBH₄，有挂反应如下，请配平
1Na₂B₄O₇+16Na+7SiO₂+8H₂═4NaBH₄+7Na₂SiO₃．
（4）锗也是重要的碳族元素，锗酸钠的组成比较复杂，为了测定某锗酸钠的组成，分别测定了该锗酸钠中钠和锗的质量分数分别为16.94%、53.68%，则该锗酸钠的化学式为Na₂Ce₂O₅．将该锗酸钠加入足量的稀盐酸，可制得难溶于水的锗酸（H₂CeO₃），写出该反应的化学方程式：Na₂Ce₂O₅+2HCl+H₂O=2H₂CeO₃↓+2NaCl．

Answer 1

分析 （1）碳能形成多种化合物分子中所含电子数最少的是甲烷，甲烷是重要的化工原料；
（2）某化合物的分子式为C₅H_xN，若分子中C、N原子最外层都达到8电子稳定结构，依据烷烃的组成及多1个N原子增加1个H分析x的最大值，然后计算出此时C的质量分数；
（3）①根据二氧化硅能够与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和水分析；
②根据氧化还原反应中得失电子数相等配平方程式；
（4）先计算出氧元素的质量分数，然后根据n=$\frac{m}{M}$计算出该锗酸钠中Na、Ge、O的个数之比，从而确定其化学式；结合反应物、生成物利用质量守恒配平该反应方程式．

解答 解：（1）碳能形成多种化合物分子，最简单的有机物为CH₄，CH₄分子中所含电子数最少；甲烷可以作燃料、化工原料等，
故答案为：CH₄；化工原料（或燃料）；
（2）某化合物的分子式为C₅H_xN，若分子中C、N原子最外层都达到8电子稳定结构，依据烷烃的组成可知5个C时最多含有12个H原子，增加1个N原子会增加1个H，所以x的最大值为：x=12+1=13，其分子式为：C₅H₁₃N，该分子中C的质量分数为：$\frac{12×5}{12×5+1×13+14}$×100%≈69%，
故答案为：13；69%；
（3）①因玻璃塞中的二氧化硅与氢氧化钠反应生成硅酸钠，具有粘合性，使试剂瓶在下次使用时不能打开，其离子反应为：SiO₂+2OH^-═SiO₃^2-+H₂O，
故答案为：SiO₂+2OH^-═SiO₃^2-+H₂O；
②该反应中，H元素的化合价由0价变为-1价，钠元素的化合价由0价变为+1价，1mol钠变为钠离子，失去1mol电子，1mol氢气得到2mol电子变为H^-，再结合原子守恒配平方程式为：Na₂B₄O₇+16Na+7SiO₂+8H₂=4NaBH₄+7Na₂SiO₃，
故答案为：1；16；7；8；4；7；
（4）锗酸钠中钠和锗的质量分数分别为16.94%、53.68%，则氧元素的质量分数为：1-16.94%-53.68%=29.38%，则该锗酸钠中Na、Ge、O原子数目之比为：$\frac{16.94%}{23}$：$\frac{53.68%}{73}$：$\frac{29.38%}{16}$=2：2：5，该锗酸钠的化学式为：Na₂Ce₂O₅；
将该锗酸钠加入足量的稀盐酸，可制得难溶于水的锗酸（H₂CeO₃），根据质量守恒定律配平可得：Na₂Ce₂O₅+2HCl+H₂O=2H₂CeO₃↓+2NaCl，
故答案为：Na₂Ce₂O₅；Na₂Ce₂O₅+2HCl+H₂O=2H₂CeO₃↓+2NaCl．

点评 本题考查了碳族元素单质及其化合物性质，题目难度中等，涉及氧化还原反应配平、化学方程式书写、质量分数计算、化学式确定等知识，试题知识点较多、综合性较强，充分考查了学生的学生分析能力及灵活应用能力．