高三化学中常见的置换反应类型归纳

高三化学中常见的置换反应类型归纳

置换反应类型在解答无机框图推断试题过程中具有其特殊的功用，以其特殊的形式往往成为解题的突破口。但由于学生在学习过程中，不善于积累，缺乏总结，置换反应的实例在头脑中没贮存多少，因而对这类试题总是感到束手无策。现将置换反应的实例类型归纳如下。
一、按元素的性质划分，金属与非金属单质间的置换。
　　1、金属置单质换金属单质
　　2Al+Fe₂O₃　Al₂O₃+2Fe
（铝热反应。Al还可与V₂O₅、CrO₃、WO₃、MnO₂等发生置换） Fe+CuSO₄　FeSO₄+Cu
　　2、金属单质置换非金属单质
　　2Na+2H₂O　2NaOH+H₂　　  2Mg+CO₂　2MgO+C　  3Fe+4H₂O(g) Fe₃O₄+4H₂
　　3、非金属单质置换金属单质
　　H₂+CuO Cu+H₂O　　　 C+FeO Fe+CO　　　Si+2FeO 2Fe+SiO₂
　　4、非金属单质置换非金属单质
　　2F₂+2H₂O 4HF+O₂　　 2C+SiO₂　Si+2CO
　　C+H₂O CO+H₂　　 2H₂+SiCl₄　 Si+4HCl
二、按元素在周期表的位置划分，同族元素单质间的置换与不同族元素单质间的置换。
　　1、同主族元素单质间的置换
　　Na+KCl NaCl+K　　 2Na+2H₂O 2NaOH+H₂
　　2H₂S+O₂　2S+2H₂O　 2C+SiO₂  Si+2CO
　　Cl₂+2HI2HCl+I₂　　 F₂+2HCl2HF+Cl₂
　　2、不同主族元素单质间的置换
　　Mg+2HCl MgCl₂+H₂　　 2Mg+CO₂2MgO+C
　　2Al+6HCl 2AlCl₃+3H₂　　2F₂+2H₂O 4HF+O₂　　

C+H₂OCO+H₂　  2H₂+SiCl₄ Si+4HCl
H₂S+Cl₂　S+2HCl　  3Cl₂+8NH₃6NH₄Cl+N₂ 4NH₃+3O₂2N₂+6H₂O
　　3、主族元素单质置换副族元素的单质
H₂+CuO Cu+H₂O 2Al+Fe₂O₃Al₂O₃+2Fe
C+CuOCu+CO　 2Al+3Hg²⁺　2Al³⁺+3Hg　　Na+TiCl₄　4NaCl+Ti
　　4、副族元素的单质置换主族元素单质
3Fe+4H₂O(g)Fe₃O₄+4H₂　　 Zn+2H⁺ Zn²⁺+H₂
　　5、副族元素的单质置换副族元素的单质
Fe+CuSO₄ FeSO₄+Cu
三、按物质类别划分，单质与氧化物间的置换和单质与非氧化物间的置换。
　　1、单质与氧化物发生置换反应
2Na+2H₂O2NaOH+H₂　　 2Mg+CO₂　 2MgO+C
3Fe+4H₂O(g)Fe₃O₄+4H₂　　 H₂+CuOCu+H₂O
C+FeOFe+CO　　  2F₂+2H₂O4HF+O₂
2C+SiO₂Si+2CO　  2Al+Fe₂O₃Al₂O₃+2Fe
C+H₂OCO+H₂　　  2H₂+SiCl₄Si+4HCl
Si+2FeO2Fe+SiO₂　  3H₂+Fe₂O₃2Fe+3H₂O
2、单质与非氧化物发生置换反应
2H₂+SiCl₄Si+4HCl　　  H2S+Cl₂S+2HCl
3Cl₂+8NH₃6NH₄Cl+N₂　　 4NH₃+3O₂2N₂+6H₂O
Mg+2HClMgCl₂+H₂　　　 2Al+6HCl2AlCl₃+3H₂
四、应用举例

[题目]X、Y、Z是短周期元素的单质，A、B是它们的化合物物质之间的转化关系如图（其中反应条件和某些生成物已略去）（1）如果X、Y的组成元素是同主族时，按下列要求写出反应的化学方程式：
　　① 已知A、B是水　　　　　　　　　　　　
　　② 已知A、B都是氧化物　　　　　　　　　　　　
（2）如果X、Y的组成元素不是同一主族时，按下列要求写出X、Y、Z的化学式：
　　①若X的组成元素是地壳中含量最多的金属元素，则X 　　　  Z 　　　 
　　②若Y的成元素在自然界中形成的化合物种类最多，则X 　　　　  Z 　　　 
[分析]（1）此题的关键是抓住"A+XB+Y"这个置换反应来分析。因X、Y是同主族元素单质间的置换，若A、B又都是水，根据上述第二种分类中的第一条可知，那①的反应唯一只能是2H₂S+O₂2S+2H₂O ；根据上述第三种分类中的第二条和第二种分类中的第一条可知，若A、B 都是氧化物，那② 的反应只能是 2C+SiO₂Si+2CO ；
（2）根据上述第二种分类中的第二条可知，X、Y为不同的主族，又根据①②的限制条件，得出①②两问的答案分别为：
①　X Al 　 Z Cl₂
②　X Mg 　 Z O₂