Question

20．A、B、C、D、E、F是中學中常見的物質，其轉化關系如圖所示（反應條件未標出），已知反應①是置換反應．
請回答下列問題：
（1）若B是黃綠色氣體，C、F是空氣的主要成分，A、D相遇有白煙生成，寫出A的電子式，反應③的化學方程式為4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O．
（2）若A、D、F都是非金屬單質，A、D所含元素同主族，A、F 所含元素同周期，則B所屬晶體結構類型是原子晶體，其一個重要的用途是光導纖維、石英鐘表、石英玻璃等．
（3）若A是常見的金屬單質，D、F是氣態單質，反應①②在水溶液中進行，則工業上冶煉金屬A的反應原理是（用化學方程式表示）Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂
（4）若A、D是常見單質，且所含元素的原子序數A是D的2倍，原子最外層電子數D是A的2倍，反應③④中都有紅棕色氣體生成．則反應①的化學方程式為2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO+C．

Answer 1

分析 （1）若B是黃綠色氣體應為Cl₂，C、F是空氣的主要成分，結合轉化關系F為O₂，由于氧的氧化性較氯氣稍強，故氯氣置換出的應該是氮氣，C為N₂，C+F→E，為N₂+O₂$\frac{\underline{\;放電\;}}{\;}$2NO；A、D相遇有白煙生成，判斷A為NH₃，D為HCl；
（2）反應①是置換反應，而且涉及的單質都是非金屬，所以可以考慮氧族里氧氣置換出硫的反應，鹵素單質之間的置換（氧化性較強的單質置換出氧化性較弱的單質）；碳族里碳置換出硅的反應．再結合與F的反應可以推斷出B應該是二氧化硅，原子晶體；
（3）金屬置換出氣體很容易就想到活潑金屬置換出氫氣，再結合能與F連續反應，可以推斷出是鐵和鹽酸的反應；反應②的離子方程式為：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-
（4）由最外層電子數的關系可知，A的電子數較少，還原性較強的物質置換出還原性較弱的物質，很容易想到最外層兩個電子的鎂與碳的置換反應．

解答 解：（1）若B是黃綠色氣體應為Cl₂，C、F是空氣的主要成分，結合轉化關系F為O₂，由于氧的氧化性較氯氣稍強，故氯氣置換出的應該是氮氣，C為N₂，C+F→E，為N₂+O₂$\frac{\underline{\;放電\;}}{\;}$2NO；A、D相遇有白煙生成，所以發生反應為NH₃+HCl=NH₄Cl，判斷A為NH₃，A的電子式為，D為HCl；該白煙的化學式為：NH₄Cl；反應③是氨氣催化氧化為一氧化氮的反應，化學方程式：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O，
故答案為：；4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O；
（2）若A、D、F都是非金屬單質，A、D所含元素同主族，A、F所含元素同周期，反應A+B→C+D是非金屬間的置換反應，可以分析第ⅣA、ⅥA、ⅤⅡA 主族元素單質間的置換反應，結合轉化關系中 F的反應，只有2C+SiO₂=Si+2CO 符合，所以A為C，B為 SiO₂； 原子晶體（2分）；任選一種（2分）．二氧化硅屬于原子晶體，主要用途為：光導纖維、石英鐘表、石英玻璃等，
故答案為：原子晶體；光導纖維、石英鐘表、石英玻璃等；
（3）若A是常見的金屬單質，D、F是氣態單質，反應①②在水溶液中進行，結合能與F連續反應，說明存在變價，可以推斷出是鐵和鹽酸的反應，工業上冶煉金屬Fe的反應原理為一氧化碳還原氧化鐵，反應的化學方程式為：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂，
故答案為：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
（4）若A、D是常見單質，且所含元素的原子序數A是D的2倍，所含元素的原子最外層電子數D是A的2倍，結合原子結構可知是鎂置換碳的反應，反應③④中都有紅棕色氣體生成，說明生成了NO₂，則F為濃硝酸，反應①的化學方程式為2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO+C，
故答案為：2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO+C．

點評 本題考查了無機物質轉化關系和性質的綜合推斷，常見置換反應的特征和類型，主要考查氯單質及其化合物、氮及其化合物性質的轉化關系和應用，特征置換反應和特征現象的應用是解題關鍵．