Question

8．X、Y、Z为常见的三种单质，Z是绿色植物光合作用的产物之一，A、B为常见化合物．它们在一定条件下可发生如图所示的反应（均是在非溶液中进行的反应）：
（1）画出Z的原子结构示意图；
（2）当X为金属，Y为非金属时，A可能的电子式为或；
（3）当X为非金属，Y为金属时，X可能的化学式为H₂或C；
（4）当X与Y均为金属时，写出X与A反应的化学方程式8Al+3Fe₃O₄ $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$9Fe+4Al₂O₃或2Al+Fe₂O₃ $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃；
（5）当X与Y均为非金属时，若X与Y同主族，写出X与A反应的化学方程式2C+SiO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+2CO↑；若X与Y不在同一主族，写出X与A反应的化学方程式C+H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$H₂+CO．

Answer 1

分析 X、Y、Z为常见的三种单质，Z是绿色植物光合作用的产物之一，故Z为O₂，由Y+Z→A可知A为氧化物，X+Z→B可知B为氧化物，由转化关系X+A→Y+B为：单质（X）+氧化物（A）→单质（Y）+氧化物（B），符合置换反应，单质X具有还原性，结合常见单质解答，
（1）Z是绿色植物光合作用的产物之一为氧气，氧原子的核内质子数为8，核外有2个电子层，第一层上有2个电子，第二层上有6个电子
（2）当X为金属，Y为非金属时，当X为金属，Y为非金属时，X为Mg或Fe，A为CO₂或H₂O，Y为C或H₂，B为MgO或Fe₃O₄，符合转化关系；
（3）当X为非金属，Y为金属时，X为H₂或C，Y为CuO等，符合转化关系；
（4）当X与Y均为金属时，考虑铝热反应，A为Al，B为Fe₃O₄（或Fe₂O₃），符合转化关系；
（5）当X与Y均为非金属时，若X与Y同主族，X为C单质，B为SiO₂，符合转化关系；
若X与Y不在同一主族，X为C单质，B为H₂O，符合转化关系．

解答 解：X、Y、Z为常见的三种单质，Z是绿色植物光合作用的产物之一，故Z为O₂，由Y+Z→A可知A为氧化物，X+Z→B可知B为氧化物，由转化关系X+A→Y+B为：单质（X）+氧化物（A）→单质（Y）+氧化物（B），符合置换反应，单质X具有还原性，
（1）Z是绿色植物光合作用的产物之一为氧气，氧原子的核内质子数为8，核外有2个电子层，第一层上有2个电子，第二层上有6个电子，其原子结构示意图为：
故答案为：；

（2）当X为金属，Y为非金属时，X为Mg或Fe，A为CO₂或H₂O，Y为C或H₂，B为MgO或Fe₃O₄，符合转化关系，发生反应为2Mg+CO₂，$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$C+2MgO，3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂，A的电子式为：二氧化碳为直线型结构，分子中存在两个碳氧双键，二氧化碳的电子式为：，水中存在两个氧氢键，氧原子最外层达到8电子稳定结构，水的电子式为：；
故答案为：或；
（3）当X为非金属，Y为金属时，X为H₂或C，Y为CuO等，符合转化关系，
发生反应为H₂+CuO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Cu+H₂O（或C+2CuO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Cu+CO₂↑等）；
故答案为：H₂或C；
（4）当X与Y均为金属时，考虑铝热反应，A为Al，B为Fe₃O₄（或Fe₂O₃），符合转化关系，
反应方程式为：8Al+3Fe₃O₄ $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$9Fe+4Al₂O₃（或2Al+Fe₂O₃ 2Fe+Al₂O₃）；
故答案为：8Al+3Fe₃O₄ $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$9Fe+4Al₂O₃（或2Al+Fe₂O₃ $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃）；
（5）当X与Y均为非金属时，若X与Y同主族，X为C单质，B为SiO₂，符合转化关系，
反应方程式为：2C+SiO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+2CO↑；若X与Y不在同一主族，X为C单质，B为H₂O，符合转化关系，反应方程式为：C+H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$H₂+CO；
故答案为：2C+SiO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+2CO↑；C+H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$H₂+CO．

点评 本题以无机框图题的形式考查中学置换反应、元素单质及其化合物之间的相互转化关系，根据要求选择适合的反应，难度较大，以考查学生的对基础知识的熟练掌握程度为主．