Question

5．某元素的原子最外层电子数是次外层电子数的两倍，该元素是碳；它在元素周期表中的位置是第二周期第ⅣA族；该元素和氢元素组成的某种有机物是“西气东输”中“气”的主要成分，这种有机物的电子式为；结构式；空间构型：正四面体．这种化合物中碳元素的质量分数为75%．该物质在氧气中充分燃烧的反应方程式：CH₄+2O₂ $\stackrel{点燃}{→}$CO₂+2H₂O．一定量的该气体燃烧过程的能量变化如图所示，从图中可以读出E₁＞E₂（填写“＞”或者“＜”），该反应放热（填写“放出”或者“吸收”）能量．该物质与Cl₂反应方程式为：CH₄+Cl₂$\stackrel{光照}{→}$CH₃Cl+HCl（只写出第一步反应），该反应类型为取代反应．

Answer 1

分析 某元素的原子最外层电子数是次外层电子数的两倍，则有2个电子层、最外层电子数为4，可知质子数为6，则此元素为碳；
CH₄ 分子中，碳原子与4个氢原子分别共用一对电子，形成4个C-H键；
甲烷是碳原子和氢原子间通过共价单键形成的空间正四面体结构；
甲烷燃烧生成二氧化碳和水；
反应物的总能量高于生成物的总能量，则为放热反应；
氯气光照条件下与甲烷生成一氯甲烷（第一步反应），此反应为取代反应．

解答 解：某元素的原子最外层电子数是次外层电子数的两倍，由于最外层电子数不能超过8，所以该元素核外电子只能有2个电子层，最外层电子数为4，所以质子数是6，该元素是碳元素，C处于元素周期表中第二周期第IVA族，碳与氢组合最简单的化合物是甲烷，化学式是CH₄，碳原子最外层的4个电子分别与氢原子形成共用电子对，电子式为，结构式为：，是正四面体结构，CH₄中碳元素质量分数是：$\frac{12}{12+1×4}$×100%=75%，甲烷完全燃烧生成二氧化碳和水，化学反应方程式为：CH₄+2O₂ $\stackrel{点燃}{→}$CO₂+2H₂O，从图中得出反应物的总能量（E₁）高于生成物的总能量（E₂），故此反应为放热反应，甲烷与氯气反应生成一氯甲烷，此反应为取代反应，化学反应方程式为：CH₄+Cl₂$\stackrel{光照}{→}$CH₃Cl+HCl，
故答案为：碳；第二周期第ⅣA族；；；正四面体；75%；CH₄+2O₂ $\stackrel{点燃}{→}$CO₂+2H₂O；＞；放热；CH₄+Cl₂$\stackrel{光照}{→}$CH₃Cl+HCl；取代．

点评 本题主要考查的是元素的推断以及甲烷的分子式、电子式、结构式以及甲烷的化学性质和常见有机化学反应类型，难度不大．