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案例:《置换反应》专题
一、概念:一种单质跟一种化合物生成另一种单质和另一种化合物的化学反应。
实质:氧化还原反应
二、置换反应类型:
(一)中学常见的置换反应
1(活泼金属与冷水反应置换出氢气;
2(碳、铁等在高温下与水蒸气反应置换出氢气;镁与热水反应置换出氢气;
3(氟气与水反应置换出氧气;
4(排在金属活动顺序
氢以前的金属与盐酸、稀硫酸等置换出氢气;
5(较活泼金属与盐溶液反应置换出不活泼金属;
6(较活泼的非金属与无氧酸或盐溶液置换出不泼非金属;
7(氢气、碳单质与金属氧化物的置换反应;
8(碳单质还原SiO制粗硅; 2
9(铝等活泼金属与金属氧化物的反应;
(镁与CO的置换反应。 102
(二)按元素在周期表的位置
1(同周期元素之间的置换
第二周期:如2F+2HO,4HF+O 第三周期:如Cl+HS,2HCl+S22222
2(同主族元素之间的置换
第?A族:如2Na+2HO,2NaOH+H? 第?A族:如SiO,2CSi222,2CO?
第?A族:如O+2HS,2HO+2S 第?A族:如Cl+2KBr,2KCl+Br22222
3(不同主族元素单质间的置换
Mg+2HCl,MgCl+H? 、2Al+6HCl,2AlCl+3H?、2232
2Mg+CO2MgO+C、2F+2HO,4HF+O、C+HOCO+H、Cl+HS22222222,2HCl+S、3Cl+8NH,6NHCl+N 2342
4(过渡金属参与的置换
Fe+CuSO,FeSO+Cu、H+CuOCu+HO、4422
2Al+FeOAlO+2Fe、3Fe+4HO(g)FeO+4H、Zn+2HCl,ZnCl+H2323234222?、Cu+2AgNO,Cu(NO)+2Ag 332
(三)按单质的类别
1(金属单质置换金属单质
2Al+FeOAlO+2Fe、Fe+CuSO,FeSO+Cu 232344
2(金属单质置换非金属单质
2Na+2HO,2NaOH+H?、3Fe+4HO(g)FeO+4H、Zn+2HCl,222342ZnCl+H?、2Mg+CO2MgO+C 222
3(非金属单质置换金属单质
H+CuOCu+HO、C+FeOFe+CO? 22
4(非金属单质置换非金属单质
2F+2HO,4HF+O、Cl+HS,2HCl+S、Cl+2KI,2KCl+I、3Cl+8NH222222223,6NHCl+N 42
(四)按化合物类别
1(氧化物参加:
(1)2Mg+CO2MgO+C、SiO,2CSi,2CO?、22
H+CuOCu+HO、2Al+FeOAlO+2Fe 222323
(2)HO参加: 2
3Fe+4HO(g)FeO+4H、2Na+2HO,2NaOH+H?、234222
C+HOCO+H、2F+2HO,4HF+O、Mg,2HOMg(OH),H?22222222
2(酸参加:
Mg+2HCl,MgCl+H?、Cl+HS,2HCl+S?、Cl+2HBr,2HCl+Br222222
3(盐溶液参加:
Fe+CuSO,FeSO+Cu、Br+2KI,2KBr+I、Cl+NaS,2NaCl+S?442222
三、高考题中的置换反应
1((2006年全国理综I卷27)置换反应的通式可以表示为:
单质(1)+化合物(1)化合物(2)+单质(2)
请写出满足以下要求的3个置换反应的化学方程式:
? 所涉及的元素的原子序数都小于20; ? 6种单质分属6个不同的主族。
【答案】2Mg+CO2MgO+C、2Al+6HCl,2AlCl+3H?、2F+2HO23222,4HF+O 2
(1)同主族单质的置换反应不给分;
(2)所写化学方程式中,同主族的单质出现重复的且均为正确的,只按一个方程式计分;
(3)需要注明反应条件而没注明的或写错了条件的,而方程式没错误的扣1分;
(4)反应方程式中反应物、生成物均正确,若没有配平的扣3分(因考虑推理的过程);
(5)符合题意的方程式均给分,如:Mg+2HCl,MgCl+H?、Si+4HF,22SiF+2H?、3O+4NH 2N+6HO、C+HO(g)CO+H、42232222Mg+2HOMg(OH)+H?等。 222
2((2006年全国理综II卷28)以下一些氧化物和单质之间可以发生如下图所示的反应:
氧化物? 单质?
高温
? 氧化物? 氧化物?
高温 ? 加氧氧化物? 单质? 气 高温
? 单质? 氧化物?
其中,氧化物(I)是红棕色固体,氧化物(II)、(III)、(IV)在反应条件下都是气体。
(1)氧化物(I)的化学式(分子式)是 。氧化物(II)的化学式(分子式)是 。
(2)反应?的化学方程式
是 。
反应?的化学方程式
是 。
反应?的化学方程式
是 。
【答案】(1)FeO;CO 23
(2)?FeO,3CO2Fe,3CO?CO,HOCO,H232 222
?C,HOCO,H (如写可逆号,同样给分) 22
3((2007年北京理综27)某课外小组对一些金属单质和化合物的性质进行研究。
(1)下表为“铝与氯化铜溶液反应”实验报告的一部分:
实验步骤 实验现象
将打磨过的铝片,过量,放入一定产生气泡~析出疏松的红色固
浓度的CuCl溶液中。 体~溶液逐渐变为无色。 2
反应结束后分离出溶液备用
红色固体用蒸馏水洗涤后~置于潮一段时间后固体由红色变为绿
湿空气中。 色[视其主要成分为Cu(OH)CO] 223
按反应类型写出实验中发生反应的化学方程式各一个(是离子反应的只写离子方程式)
置换反应 ;
化合反应 。
(2)用石墨作电极,电解上述实验分离出的溶液,两极产生气泡。持续电解,在阴极附近的溶液中还可以观察到的现象
是 。
解释此现象的离子方程式
是 。
(3)工业上可用铝与软锰矿(主要成分为MnO)反应来。2
? 用铝与软锰矿冶炼锰的原理是(用化学方程式来表
示) 。
? MnO在HO分解反应中作催化剂。若将适量MnO加入酸化的HO2222222+的溶液中,MnO溶解产生Mn,该反应的离子方程式2
是 。 +3+2+3+【答案】(1) 2Al+6H,2Al+3H?或2Al+3Cu,2Al+3Cu;2
2Cu+O+HO+CO,Cu(OH)CO2222233+-(2)白色沉淀生成,后沉淀逐渐溶解至消失;Al+3OH,Al(OH)?;3--Al(OH)+OH,AlO+2HO 322
+2+(3) ?3MnO+4Al3Mn+2AlO ?MnO+HO+2H,Mn+O?223 2222+2HO 2
四、拓展练习
1(已知A、B为单质,甲、乙为化合物,且A与甲的水溶液能发生如下反应:A+甲,B+乙,则下列判断中错误的是( )
A(若A是金属,则B可能是金属,也可能是非金属
B(若A是非金属,则B可能是金属,也可能是非金属
C(若甲是酸,则A可能是金属,也可能是非金属
D(若甲是盐,则A可能是金属,也可能是非金属
2(A、B、C是三种短周期元素的单质,甲、乙是两种常见的化合物。这些化合物和单质之间存在如下图所示的关系。
据此判断:
(1)在甲、乙两种化合物中,不含有组成A元素的化合物是_____,不含组成B元素的化合物是_______(填“甲”、“乙”)。
(2)单质A是_____(填“金属”、“非金属”或“既可以是金属又可以是非金属”)。
(3)若单质A是______,则单质B、C分别_________;若单质A是______,则单B、C分别是_____;若单质A是____,则单质B、C分别是_________。
3(已知单质甲、乙、丙和化合物A、B、C有如下图所示转化关系:
(1)若甲在转化中为还原剂,是常见金属,乙是常见非金属固态单质,且甲、乙、丙都由短周期元素组成,则A的结构式是 ;B的电子
,A与甲反应的化学方程式是 式是
(2)若甲在转化中为氧化剂,是常见非金属气态单质,丙是常见金属,甲、乙、丙中甲由短周期元素组成,乙与甲同主族、与丙同周期,乙也有强氧化性,且反应都在溶液中通常条件下进行,则:
?A与乙反应的离子方程式
为: 。
?C与丙反应的离子方程式
为: 。
当A与甲的物质的量之比为2:3时,A与甲恰好完全反应,且符合上图所示转化关系,则反应的离子方程式为:
________________________________________________。
4(A、B、C、D、E、F六种物质的相互转化关系如下图所示(反应条件未标出),其中反应?是置换反应。
(1)若A、D、F都是非金属单质,且A、D所含元素同主族,A、F所含元素同周期,则反应?的化学方程式是___________。
(2)若A是常见的金属单质,D、F是气态单质,反应??均在水溶液中进行的,则E的水溶液显酸性,其原因是(用离子方程式表
示)______________________;已知1 g D与F反应生成B时放出92.3 kJ热量,写出该反应的热化学方程式________________________。
(3)若B、C、F都是气态单质,且B有毒,?和?两个反应中都有水生成,反应?需要放电才能发生, A、D相遇有白烟生成, 则反应?的化学方程式是______________________________。
(4)若A、D为短周期元素单质,且所含元素的原子序数A是D的2倍,所含元素的原子核外最外层电子数D是A的2倍,?和?两个反应中都有红棕色气体生成,则反应?中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 _____________。