Question

8．X、Y、Z為常見的三種單質，Z是綠色植物光合作用的產物之一，A、B為常見化合物．它們在一定條件下可發生如圖所示的反應（均是在非溶液中進行的反應）：
（1）畫出Z的原子結構示意圖；
（2）當X為金屬，Y為非金屬時，A可能的電子式為或；
（3）當X為非金屬，Y為金屬時，X可能的化學式為H₂或C；
（4）當X與Y均為金屬時，寫出X與A反應的化學方程式8Al+3Fe₃O₄ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$9Fe+4Al₂O₃或2Al+Fe₂O₃ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃；
（5）當X與Y均為非金屬時，若X與Y同主族，寫出X與A反應的化學方程式2C+SiO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO↑；若X與Y不在同一主族，寫出X與A反應的化學方程式C+H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$H₂+CO．

Answer 1

分析 X、Y、Z為常見的三種單質，Z是綠色植物光合作用的產物之一，故Z為O₂，由Y+Z→A可知A為氧化物，X+Z→B可知B為氧化物，由轉化關系X+A→Y+B為：單質（X）+氧化物（A）→單質（Y）+氧化物（B），符合置換反應，單質X具有還原性，結合常見單質解答，
（1）Z是綠色植物光合作用的產物之一為氧氣，氧原子的核內質子數為8，核外有2個電子層，第一層上有2個電子，第二層上有6個電子
（2）當X為金屬，Y為非金屬時，當X為金屬，Y為非金屬時，X為Mg或Fe，A為CO₂或H₂O，Y為C或H₂，B為MgO或Fe₃O₄，符合轉化關系；
（3）當X為非金屬，Y為金屬時，X為H₂或C，Y為CuO等，符合轉化關系；
（4）當X與Y均為金屬時，考慮鋁熱反應，A為Al，B為Fe₃O₄（或Fe₂O₃），符合轉化關系；
（5）當X與Y均為非金屬時，若X與Y同主族，X為C單質，B為SiO₂，符合轉化關系；
若X與Y不在同一主族，X為C單質，B為H₂O，符合轉化關系．

解答 解：X、Y、Z為常見的三種單質，Z是綠色植物光合作用的產物之一，故Z為O₂，由Y+Z→A可知A為氧化物，X+Z→B可知B為氧化物，由轉化關系X+A→Y+B為：單質（X）+氧化物（A）→單質（Y）+氧化物（B），符合置換反應，單質X具有還原性，
（1）Z是綠色植物光合作用的產物之一為氧氣，氧原子的核內質子數為8，核外有2個電子層，第一層上有2個電子，第二層上有6個電子，其原子結構示意圖為：
故答案為：；

（2）當X為金屬，Y為非金屬時，X為Mg或Fe，A為CO₂或H₂O，Y為C或H₂，B為MgO或Fe₃O₄，符合轉化關系，發生反應為2Mg+CO₂，$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$C+2MgO，3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂，A的電子式為：二氧化碳為直線型結構，分子中存在兩個碳氧雙鍵，二氧化碳的電子式為：，水中存在兩個氧氫鍵，氧原子最外層達到8電子穩定結構，水的電子式為：；
故答案為：或；
（3）當X為非金屬，Y為金屬時，X為H₂或C，Y為CuO等，符合轉化關系，
發生反應為H₂+CuO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Cu+H₂O（或C+2CuO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu+CO₂↑等）；
故答案為：H₂或C；
（4）當X與Y均為金屬時，考慮鋁熱反應，A為Al，B為Fe₃O₄（或Fe₂O₃），符合轉化關系，
反應方程式為：8Al+3Fe₃O₄ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$9Fe+4Al₂O₃（或2Al+Fe₂O₃ 2Fe+Al₂O₃）；
故答案為：8Al+3Fe₃O₄ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$9Fe+4Al₂O₃（或2Al+Fe₂O₃ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃）；
（5）當X與Y均為非金屬時，若X與Y同主族，X為C單質，B為SiO₂，符合轉化關系，
反應方程式為：2C+SiO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO↑；若X與Y不在同一主族，X為C單質，B為H₂O，符合轉化關系，反應方程式為：C+H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$H₂+CO；
故答案為：2C+SiO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO↑；C+H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$H₂+CO．

點評 本題以無機框圖題的形式考查中學置換反應、元素單質及其化合物之間的相互轉化關系，根據要求選擇適合的反應，難度較大，以考查學生的對基礎知識的熟練掌握程度為主．