Question

2．碳、硅、鍺（Ge）均屬于碳族元素，碳族元素的化合物種類繁多．
（1）碳能形成多種化合物分子，其中所含電子數(shù)最少的是CH₄（填分子式），列舉該物質(zhì)的一個用途：化工原料（或燃料）．
（2）某化合物的分子式為C₅H_xN，若分子中C、N原子最外層都達到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則x的最大值是13，此時該物質(zhì)中C的質(zhì)量分數(shù)為69%（結(jié)果保留2為有效數(shù)字）．
（3）SiO₂晶體是制作光導(dǎo)纖維的主要原料．
①玻璃中含有SiO₂實驗室中盛放燒堿溶液的試劑瓶不能用磨口玻璃塞，原因是SiO₂+2OH^-═SiO₃^2-+H₂O．（用離子方程式表示）
②SiO₂可用于制備有機反應(yīng)重要還原劑NaBH₄，有掛反應(yīng)如下，請配平
1Na₂B₄O₇+16Na+7SiO₂+8H₂═4NaBH₄+7Na₂SiO₃．
（4）鍺也是重要的碳族元素，鍺酸鈉的組成比較復(fù)雜，為了測定某鍺酸鈉的組成，分別測定了該鍺酸鈉中鈉和鍺的質(zhì)量分數(shù)分別為16.94%、53.68%，則該鍺酸鈉的化學式為Na₂Ce₂O₅．將該鍺酸鈉加入足量的稀鹽酸，可制得難溶于水的鍺酸（H₂CeO₃），寫出該反應(yīng)的化學方程式：Na₂Ce₂O₅+2HCl+H₂O=2H₂CeO₃↓+2NaCl．

Answer 1

分析 （1）碳能形成多種化合物分子中所含電子數(shù)最少的是甲烷，甲烷是重要的化工原料；
（2）某化合物的分子式為C₅H_xN，若分子中C、N原子最外層都達到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，依據(jù)烷烴的組成及多1個N原子增加1個H分析x的最大值，然后計算出此時C的質(zhì)量分數(shù)；
（3）①根據(jù)二氧化硅能夠與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成硅酸鈉和水分析；
②根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子數(shù)相等配平方程式；
（4）先計算出氧元素的質(zhì)量分數(shù)，然后根據(jù)n=$\frac{m}{M}$計算出該鍺酸鈉中Na、Ge、O的個數(shù)之比，從而確定其化學式；結(jié)合反應(yīng)物、生成物利用質(zhì)量守恒配平該反應(yīng)方程式．

解答 解：（1）碳能形成多種化合物分子，最簡單的有機物為CH₄，CH₄分子中所含電子數(shù)最少；甲烷可以作燃料、化工原料等，
故答案為：CH₄；化工原料（或燃料）；
（2）某化合物的分子式為C₅H_xN，若分子中C、N原子最外層都達到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，依據(jù)烷烴的組成可知5個C時最多含有12個H原子，增加1個N原子會增加1個H，所以x的最大值為：x=12+1=13，其分子式為：C₅H₁₃N，該分子中C的質(zhì)量分數(shù)為：$\frac{12×5}{12×5+1×13+14}$×100%≈69%，
故答案為：13；69%；
（3）①因玻璃塞中的二氧化硅與氫氧化鈉反應(yīng)生成硅酸鈉，具有粘合性，使試劑瓶在下次使用時不能打開，其離子反應(yīng)為：SiO₂+2OH^-═SiO₃^2-+H₂O，
故答案為：SiO₂+2OH^-═SiO₃^2-+H₂O；
②該反應(yīng)中，H元素的化合價由0價變?yōu)?1價，鈉元素的化合價由0價變?yōu)?1價，1mol鈉變?yōu)殁c離子，失去1mol電子，1mol氫氣得到2mol電子變?yōu)镠^-，再結(jié)合原子守恒配平方程式為：Na₂B₄O₇+16Na+7SiO₂+8H₂=4NaBH₄+7Na₂SiO₃，
故答案為：1；16；7；8；4；7；
（4）鍺酸鈉中鈉和鍺的質(zhì)量分數(shù)分別為16.94%、53.68%，則氧元素的質(zhì)量分數(shù)為：1-16.94%-53.68%=29.38%，則該鍺酸鈉中Na、Ge、O原子數(shù)目之比為：$\frac{16.94%}{23}$：$\frac{53.68%}{73}$：$\frac{29.38%}{16}$=2：2：5，該鍺酸鈉的化學式為：Na₂Ce₂O₅；
將該鍺酸鈉加入足量的稀鹽酸，可制得難溶于水的鍺酸（H₂CeO₃），根據(jù)質(zhì)量守恒定律配平可得：Na₂Ce₂O₅+2HCl+H₂O=2H₂CeO₃↓+2NaCl，
故答案為：Na₂Ce₂O₅；Na₂Ce₂O₅+2HCl+H₂O=2H₂CeO₃↓+2NaCl．

點評 本題考查了碳族元素單質(zhì)及其化合物性質(zhì)，題目難度中等，涉及氧化還原反應(yīng)配平、化學方程式書寫、質(zhì)量分數(shù)計算、化學式確定等知識，試題知識點較多、綜合性較強，充分考查了學生的學生分析能力及靈活應(yīng)用能力．