Question

5．某元素的原子最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的兩倍，該元素是碳；它在元素周期表中的位置是第二周期第ⅣA族；該元素和氫元素組成的某種有機(jī)物是“西氣東輸”中“氣”的主要成分，這種有機(jī)物的電子式為；結(jié)構(gòu)式；空間構(gòu)型：正四面體．這種化合物中碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75%．該物質(zhì)在氧氣中充分燃燒的反應(yīng)方程式：CH₄+2O₂ $\stackrel{點(diǎn)燃}{→}$CO₂+2H₂O．一定量的該氣體燃燒過程的能量變化如圖所示，從圖中可以讀出E₁＞E₂（填寫“＞”或者“＜”），該反應(yīng)放熱（填寫“放出”或者“吸收”）能量．該物質(zhì)與Cl₂反應(yīng)方程式為：CH₄+Cl₂$\stackrel{光照}{→}$CH₃Cl+HCl（只寫出第一步反應(yīng)），該反應(yīng)類型為取代反應(yīng)．

Answer 1

分析 某元素的原子最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的兩倍，則有2個(gè)電子層、最外層電子數(shù)為4，可知質(zhì)子數(shù)為6，則此元素為碳；
CH₄ 分子中，碳原子與4個(gè)氫原子分別共用一對(duì)電子，形成4個(gè)C-H鍵；
甲烷是碳原子和氫原子間通過共價(jià)單鍵形成的空間正四面體結(jié)構(gòu)；
甲烷燃燒生成二氧化碳和水；
反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，則為放熱反應(yīng)；
氯氣光照條件下與甲烷生成一氯甲烷（第一步反應(yīng)），此反應(yīng)為取代反應(yīng)．

解答 解：某元素的原子最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的兩倍，由于最外層電子數(shù)不能超過8，所以該元素核外電子只能有2個(gè)電子層，最外層電子數(shù)為4，所以質(zhì)子數(shù)是6，該元素是碳元素，C處于元素周期表中第二周期第IVA族，碳與氫組合最簡(jiǎn)單的化合物是甲烷，化學(xué)式是CH₄，碳原子最外層的4個(gè)電子分別與氫原子形成共用電子對(duì)，電子式為，結(jié)構(gòu)式為：，是正四面體結(jié)構(gòu)，CH₄中碳元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)是：$\frac{12}{12+1×4}$×100%=75%，甲烷完全燃燒生成二氧化碳和水，化學(xué)反應(yīng)方程式為：CH₄+2O₂ $\stackrel{點(diǎn)燃}{→}$CO₂+2H₂O，從圖中得出反應(yīng)物的總能量（E₁）高于生成物的總能量（E₂），故此反應(yīng)為放熱反應(yīng)，甲烷與氯氣反應(yīng)生成一氯甲烷，此反應(yīng)為取代反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)方程式為：CH₄+Cl₂$\stackrel{光照}{→}$CH₃Cl+HCl，
故答案為：碳；第二周期第ⅣA族；；；正四面體；75%；CH₄+2O₂ $\stackrel{點(diǎn)燃}{→}$CO₂+2H₂O；＞；放熱；CH₄+Cl₂$\stackrel{光照}{→}$CH₃Cl+HCl；取代．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查的是元素的推斷以及甲烷的分子式、電子式、結(jié)構(gòu)式以及甲烷的化學(xué)性質(zhì)和常見有機(jī)化學(xué)反應(yīng)類型，難度不大．