Question

20．A、B、C、D、E、F是中学中常见的物质，其转化关系如图所示（反应条件未标出），已知反应①是置换反应．
请回答下列问题：
（1）若B是黄绿色气体，C、F是空气的主要成分，A、D相遇有白烟生成，写出A的电子式，反应③的化学方程式为4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O．
（2）若A、D、F都是非金属单质，A、D所含元素同主族，A、F 所含元素同周期，则B所属晶体结构类型是原子晶体，其一个重要的用途是光导纤维、石英钟表、石英玻璃等．
（3）若A是常见的金属单质，D、F是气态单质，反应①②在水溶液中进行，则工业上冶炼金属A的反应原理是（用化学方程式表示）Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂
（4）若A、D是常见单质，且所含元素的原子序数A是D的2倍，原子最外层电子数D是A的2倍，反应③④中都有红棕色气体生成．则反应①的化学方程式为2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2MgO+C．

Answer 1

分析 （1）若B是黄绿色气体应为Cl₂，C、F是空气的主要成分，结合转化关系F为O₂，由于氧的氧化性较氯气稍强，故氯气置换出的应该是氮气，C为N₂，C+F→E，为N₂+O₂$\frac{\underline{\;放电\;}}{\;}$2NO；A、D相遇有白烟生成，判断A为NH₃，D为HCl；
（2）反应①是置换反应，而且涉及的单质都是非金属，所以可以考虑氧族里氧气置换出硫的反应，卤素单质之间的置换（氧化性较强的单质置换出氧化性较弱的单质）；碳族里碳置换出硅的反应．再结合与F的反应可以推断出B应该是二氧化硅，原子晶体；
（3）金属置换出气体很容易就想到活泼金属置换出氢气，再结合能与F连续反应，可以推断出是铁和盐酸的反应；反应②的离子方程式为：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-
（4）由最外层电子数的关系可知，A的电子数较少，还原性较强的物质置换出还原性较弱的物质，很容易想到最外层两个电子的镁与碳的置换反应．

解答 解：（1）若B是黄绿色气体应为Cl₂，C、F是空气的主要成分，结合转化关系F为O₂，由于氧的氧化性较氯气稍强，故氯气置换出的应该是氮气，C为N₂，C+F→E，为N₂+O₂$\frac{\underline{\;放电\;}}{\;}$2NO；A、D相遇有白烟生成，所以发生反应为NH₃+HCl=NH₄Cl，判断A为NH₃，A的电子式为，D为HCl；该白烟的化学式为：NH₄Cl；反应③是氨气催化氧化为一氧化氮的反应，化学方程式：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O，
故答案为：；4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O；
（2）若A、D、F都是非金属单质，A、D所含元素同主族，A、F所含元素同周期，反应A+B→C+D是非金属间的置换反应，可以分析第ⅣA、ⅥA、ⅤⅡA 主族元素单质间的置换反应，结合转化关系中 F的反应，只有2C+SiO₂=Si+2CO 符合，所以A为C，B为 SiO₂； 原子晶体（2分）；任选一种（2分）．二氧化硅属于原子晶体，主要用途为：光导纤维、石英钟表、石英玻璃等，
故答案为：原子晶体；光导纤维、石英钟表、石英玻璃等；
（3）若A是常见的金属单质，D、F是气态单质，反应①②在水溶液中进行，结合能与F连续反应，说明存在变价，可以推断出是铁和盐酸的反应，工业上冶炼金属Fe的反应原理为一氧化碳还原氧化铁，反应的化学方程式为：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂，
故答案为：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
（4）若A、D是常见单质，且所含元素的原子序数A是D的2倍，所含元素的原子最外层电子数D是A的2倍，结合原子结构可知是镁置换碳的反应，反应③④中都有红棕色气体生成，说明生成了NO₂，则F为浓硝酸，反应①的化学方程式为2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2MgO+C，
故答案为：2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2MgO+C．

点评 本题考查了无机物质转化关系和性质的综合推断，常见置换反应的特征和类型，主要考查氯单质及其化合物、氮及其化合物性质的转化关系和应用，特征置换反应和特征现象的应用是解题关键．