Question

甲、乙、丙、丁均具有如图所示的结构或结构单元．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、戊三种粒子均含有等量的总电子数，其中丙、戊是同一类晶体中的分子，戊在常温下呈液态，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）．
（1）写出液态戊产生两种等电子粒子的电离方程式：

2H₂O?H₃O⁺+OH^-

．
（2）写出甲与乙发生置换反应的反应方程式：

SiO₂+2C

高温  .

Si+2CO↑

．
（3）丙是目前重要的能源之一．
①丙和戊在催化、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

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，其负极反应的电极方程式为

CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O

．
（4）含丁的硝酸盐溶液显酸性，原因是（用离子方程式表示）：

NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺

．

Answer 1

分析：丙、丁、戊三种粒子均含有等量的总电子数，其中丙、戊是同一类晶体中的分子，戊在常温下呈液态，能产生两种10电子的离子，推断戊为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，依据判断出的物质分析回答问题．

解答：解：丙、丁、戊三种粒子均含有等量的总电子数，其中丙、戊是同一类晶体中的分子，戊在常温下呈液态，能产生两种10电子的离子，推断戊为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；
（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）甲与乙是C和SiO₂发生置换反应的反应方程式为SiO₂+2C

高温  .

Si+2CO↑，故答案为：SiO₂+2C

高温  .

Si+2CO↑；
（3）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

催化剂

△

CO+3H₂，
故答案为：CH₄+H₂O

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^-=CO₃^2-+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^-=CO₃^2-+7H₂O，
故答案为：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；
（4）含丁为NH₄⁺的硝酸盐溶液显酸性，原因是铵根离子水解显酸性，反应的离子方程式为：NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺，故答案为：NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺．

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．