Question

A、B、C是中学化学中常见的无机物，且各由两种元素组成；甲、乙、丙是三种常见的单质；这些化合物和单质间存在如图所示转化关系（这些转化关系都不需要使用催化剂），回答下列问题：
（1）若甲在转化中为还原剂，是常见金属，乙是常见非金属因态单质，且甲、乙、丙都由短周期元素组成，则A的结构式是

O=C=O

；B的电子式是

Mg²⁺

；A与甲反应的化学方程式是

2Mg+CO₂

点燃  .

2MgO+C

．
（2）若甲在转化中为氧化剂，是常见的非金属气态单质，丙是常见金属，甲、乙、丙中只有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，通常条件下都在溶液中进行反应，则：
①A与乙反应的离子方程式为：

2Fe²⁺+Br₂=2Fe³⁺+2Br^-

②C与丙反应的离子方程式为：

2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺

③当A与甲的物质的量之比为2：3时，A与甲恰好完全反应，且符合图1所示的转化关系，则反应的离子方程式为：

2Fe²⁺+4Br^-+3Cl₂=2Fe³⁺+2Br₂+6Cl^-

．

Answer 1

分析：A（化合物）+甲（单质）→B（化合物）+乙（单质），这是一个置换反应，对中学见到过的置换反应进行“扫描”，可以联系许多知识，能起到系统归纳、综合概括的作用．在（2）小问中，甲是“非金属”“气态”“单质”，符合这一条件的只有H₂、N₂、O₂、F₂、Cl₂（稀有气体除外），其中的H₂是还原性气体，与题中所说的强氧化性不符，再对余下的4种气体进行验证．题目隐含有两条信息：一是第（2）小题，甲、乙、丙中只有甲由短周期元素组成，言外之意，乙和丙都不是由短周期元素组成，进一步推理：乙、丙可能由第4、5 周期元素组成，中学常见的元素有Fe、Cu、K、Ca、Br、I等．二是由框图中“加入过量丙”和“加入不足量丙”暗示：乙和丙的反应一定是一个多步反应，随着反应物量的比例变化，产物发生变化．结合铁元素有可变化合价，从而可得出所有物质组成．A是FeBr₂，B是FeCl₃，C是FeBr₃，甲是Cl₂，
乙是Br₂，丙是Fe．

解答：解：
（1）因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，符合此条件的是镁（甲）与二氧化碳（A）发生反应生成氧化镁（B）和碳单质（乙），碳在足量氧气中燃烧生成二氧化碳，在不足量氧气中燃烧生成一氧化碳（C），二氧化碳和碳可化合为一氧化碳．故A为二氧化碳，结构式为：O=C=O，
B为氧化镁，电子式为：
Mg²⁺，二氧化碳与镁反应的方程式为：2Mg+CO₂

点燃  .

2MgO+C，
故答案为：O=C=O；Mg²⁺；2Mg+CO₂

点燃  .

2MgO+C；
（2）甲是“非金属”“气态”“单质”，符合这一条件的只有H₂、N₂、O₂、F₂、Cl₂（稀有气体除外），其中的H₂是还原性气体，与题中所说的强氧化性不符，再对余下的4种气体进行验证．题目隐含有两条信息：一是第（2）小题，甲、乙、丙中只有甲由短周期元素组成，言外之意，乙和丙都不是由短周期元素组成，进一步推理：乙、丙可能由第4、5 周期元素组成，中学常见的元素有Fe、Cu、K、Ca、Br、I等．二是由框图中“加入过量丙”和“加入不足量丙”暗示：乙和丙的反应一定是一个多步反应，随着反应物量的比例变化，产物发生变化．结合铁元素有可变化合价，从而可得出所有物质组成．
A是FeBr₂，B是FeCl₃，C是FeBr₃，甲是Cl₂，乙是Br₂，丙是Fe．
①FeBr₂中Fe²⁺具有还原性，可被Br₂氧化为Fe²⁺，反应的离子方程式为：2Fe²⁺+Br₂=2Fe³⁺+2Br^-；故答案为：2Fe²⁺+Br₂=2Fe³⁺+2Br^-；
②C是FeBr₃，丙是Fe，Fe把FeBr₃的铁还原为亚铁离子，反应方程式为：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺故答案为：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；
③A是FeBr₂，甲是Cl₂，按A与甲的物质的量之比为2：3，氯气把溴化亚铁恰好完全氧化，反应的化学方程式：2FeBr₂+3Cl₂=2FeCl₃+Br₂，
离子方程式为：2Fe²⁺+4Br^-+3Cl₂=2Fe³⁺+2Br₂+6Cl^-，故答案为：2Fe²⁺+4Br^-+3Cl₂=2Fe³⁺+2Br₂+6Cl^-．

点评：本题对重要的元素及其化合物进行了考查，框图推断题一直是高考中的一种重要题型，试题综合性强，具有一定难度．
本题还对铁元素的可变价态进行了比较隐蔽地考查．要正确作答，需要扎实的基础知识和较强的推理能力，本题是道考查推理能力的好题．
本题易错点：推出乙是碘，因为碘与铁反应只能生成碘化亚铁，碘与铁反应，无论铁的量是不足还是过量，产物只有一种，所以乙不能是碘．