高考化学 硅及其化合物推断题 综合题含答案.docx

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高考化学硅及其化合物推断题综合题含答案

2020-2021高考化学硅及其化合物推断题综合题含答案

一、硅及其化合物

1．已知：

甲、乙、丙、丁为常见化合物，A、B为单质，相互转化关系如图。

其中甲是天然气的主要成分。

回答下列问题：

（1）丁物质的名称：

______，丙物质的化学式：

_________________________________________。

（2）检验化合物乙的化学方程式：

___________________________________________________。

（3）试剂X可能的化学式：

________、________（要求：

所选物质类别不同）。

（4）通过分析表明：

燃料充分燃烧的条件之一是______________________________。

（5）取变红溶液于试管中加热，观察到的现象有_______________________________________。

【答案】水COCO2＋Ca（OH）2=CaCO3↓＋H2OO2CuO充足的氧气红色溶液变成紫色，有气泡冒出

【解析】

【分析】

甲是天然气的主要成分，则甲是甲烷，甲与A，B与A能燃烧，则A是氧气，丁电解生成A、B，则B是氢气，丁是水，乙与水加入紫色石蕊试液后溶液变红，则乙是二氧化碳，丙与乙可以相互转化，则丙是一氧化碳，据此分析解答。

【详解】

（1）根据分析可知丁是水，丙是CO，故答案为：

水；CO；

（2）检验二氧化碳的方法是将气体通入澄清石灰水，反应方程式为：

CO2+Ca（OH）2=CaCO3↓+H2O；

（3）由丙转化到乙，则试剂X可以是氧气，也可以是氧化铜等物质，所属的类别分别是单质和氧化物；故答案为：

O2；CuO；

（4）通过分析表明:

燃料充分燃烧的条件之一是要有充足的氧气；故答案为：

充足的氧气；

（5）取变红溶液于试管中加热会发生碳酸分解的过程，故可以观察到的现象是红色溶液变成紫色，有气泡冒出；故答案为：

红色溶液变成紫色，有气泡冒出。

2．探究无机盐X（仅含三种短周期元素）的组成和性质，设计并完成如下实验：

请回答：

（1）X的化学式是____。

（2）白色粉末溶于氢氧化钠溶液的离子方程式是____。

（3）高温条件下白色粉末与焦炭发生置换反应，写出该反应的化学方程式____。

【答案】Mg2SiO4或2MgO·SiO2SiO2＋2OH－=SiO32－＋H2OSiO2＋2C

Si＋2CO↑

【解析】

【详解】

无机盐X（仅含三种短周期元素），加入过量盐酸溶解，离心分离得到白色胶状物沉淀和无色溶液，白色胶状沉淀为硅酸，白色沉淀充分灼烧得到白色粉末1.80g为SiO2，物质的量=1.8g÷60g/mol=0.03mol，溶于氢氧化钠溶液得到无色溶液为硅酸钠溶液，说明无机盐中含硅酸根离子或原硅酸根离子，物质的量为0.03mol，若为硅酸根离子其质量=0.03mol×76g/mol=2.28g，金属质量=4.20g-2.28g=1.92g，无色溶液中加入过量氢氧化钠溶液生成白色沉淀则判断为Mg（OH）2，金属离子物质的量=3.48g÷58g/mol＝0.06mol，质量为0.06mol×24g/mol=1.44g，不符合，则应为原硅酸根，物质的量为0.03mol，质量=0.03mol×92g/mol=2.76g，金属质量4.20g-2.76g=1.44g，物质的量=1.44g÷24g/mol=0.06mol，得到X为Mg2SiO4，则

（1）X的化学式是Mg2SiO4或2MgO·SiO2。

（2）白色粉末溶于氢氧化钠溶液的离子方程式是SiO2＋2OH－=SiO32－＋H2O。

（3）高温条件下白色粉末与焦炭发生置换反应，该反应的化学方程式SiO2＋2C

Si＋2CO↑。

3．在下列物质的转化关系中，A是一种固体单质，且常作半导体材料，E是一种白色沉淀，F是最轻的气体单质。

据此填写：

（1）B的化学式是____________，目前在现代通迅方面B已被用作_____________主要原料。

（2）B和a溶液反应的离子方程式是_____________________。

（3）A和a溶液反应的离子方程式是_____________________。

（4）C和过量盐酸反应的离子方程式是____________________。

【答案】SiO2制光导纤维SiO2＋2OH－=SiO32-＋H2OSi＋2OH－＋H2O=SiO32-＋2H2↑SiO32-＋2H＋=H2SiO3↓

【解析】

【分析】

A是一种固体单质，且常作半导体材料，则A是Si，所以B为SiO2，由图中转化关系可知E为H2SiO3，a为NaOH，C为Na2SiO3，D为H2O，由于F是最轻的气体单质，则F为H2。

【详解】

A是一种固体单质，且常作半导体材料，则A是Si，所以B为SiO2，由图中转化关系可知E为H2SiO3，a为NaOH，C为Na2SiO3，D为H2O，由于F是最轻的气体单质，则F为H2，

（1）B的化学式是SiO2，目前在现代通迅方面B已被用作光导纤维主要原料；

（2）B和a溶液反应的离子方程式是SiO2＋2OH－=SiO32-＋H2O；

（3）A和a溶液反应的离子方程式是Si＋2OH－＋H2O=SiO32-＋2H2↑；

（4）C和过量盐酸反应的离子方程式是SiO32-＋2H＋=H2SiO3↓。

4．下图中的每一方格表示相关的一种反应物或生成物。

其中B是一种单质，其余物质也都是含有B元素的化合物。

C是一种钠盐，E是C对应的酸，B的结构类似金刚石，D为氧化物。

请回答下列问题：

（1）A、D、E的化学式分别为________、________、________。

（2）A和B的互相转化在工业上有什么实际意义？

_____________________。

（3）写出D→C反应的化学方程式：

_____________________。

（4）写出E→D反应的化学方程式：

_____________________。

【答案】SiCl4SiO2H2SiO3粗硅提纯SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2OH2SiO3

SiO2＋H2O

【解析】

【分析】

B是一种单质,其余物质都是含有B元素的化合物,B的结构类似金刚石，则B属于原子晶体,结合转化关系可以知道B为Si元素，而D为B的氧化物,则D是SiO2，A为SiCl4，C是一种钠盐,则C是Na2SiO3，E是C对应的酸，则E是H2SiO3，结合对应物质的性质以及题目要求解答该题。

【详解】

B是一种单质,其余物质都是含有B元素的化合物,B的结构类似金刚石，则B属于原子晶体,结合转化关系可以知道B为Si元素，而D为B的氧化物,则D是SiO2，A为SiCl4，C是一种钠盐,则C是Na2SiO3，E是C对应的酸，则E是H2SiO3，

（1）由以上分析可以知道A为SiCl4,D为SiO2,E为H2SiO3；

因此，本题正确答案是:

SiCl4，SiO2，H2SiO3。

（2）四氯化硅与氢气反应生成硅和氯化氢，硅与氯气反应生成四氯化硅，因此A和B的互变实际意义是粗硅提纯；

因此，本题正确答案是：

粗硅提纯；

（3）二氧化硅和NaOH溶液反应生成硅酸钠,方程式为SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O；

因此，本题正确答案是:

SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O。

（4）H2SiO3不稳定,加热分解可生成SiO2,方程式为H2SiO3

SiO2＋H2O；

因此，本题正确答案是:

H2SiO3

SiO2＋H2O。

【点睛】

硅能够与氧气反应生成二氧化硅，硅酸加热分解产生二氧化硅；二氧化硅不溶于水，也不与水反应，不能用二氧化硅与水直接反应制备硅酸，因此要制备硅酸，可以先把二氧化硅溶于强碱溶液中，然后加入强酸，可以得到白色胶状沉淀硅酸。

5．如图所示物质的转化关系中，A是一种固体单质，E是一种白色沉淀．请回答下列问题：

（1）B的化学式是___，目前B已被用作___的主要原料．

（2）B和a溶液反应的离子方程式是___．

（3）A和a溶液反应的离子方程式是___．

（4）C和过量的盐酸反应的离子方程式是___．

【答案】SiO2光导纤维SiO2+2OH﹣═SiO32﹣+H2OSi+2OH﹣+H2O═SiO32﹣+2H2↑SiO32﹣+2H+═H2SiO3↓

【解析】

G和过量的盐酸反应产生不溶于盐酸的白色沉淀，可知E可能为是硅酸，A可能是硅，带入题目进行验证，a溶液是强碱溶液或氢氟酸溶液，而硅和二氧化硅与氢氧化钠溶液反应均生成硅酸钠溶液，硅酸钠溶液与过量的盐酸反应产生氯化钠和硅酸白色沉淀；硅酸加热分解为二氧化硅和水，与题意相符，硅、二氧化硅与氢氟酸反应均生成四氟化硅，四氟化硅与盐酸不反应，与题意矛盾；因此A是Si、B是SiO2、C是Na2SiO3或K2SiO3、D是H2O、E是H2SiO3、F是H2、a是NaOH或KOH。

（1）B的化学式是SiO2，目前SiO2已被用作光导纤维的主要原料；正确答案：

SiO2、光导纤维。

（2）SiO2与强碱溶液反应生成可溶性的硅酸盐和水，离子方程式是SiO2+2OH﹣═SiO32﹣+H2O；正确答案：

SiO2+2OH﹣═SiO32﹣+H2O。

（3）Si和强碱溶液反应生成可溶性硅盐酸和氢气，离子方程式是Si+2OH﹣+H2O═SiO32﹣+2H2↑；正确答案：

Si+2OH﹣+H2O═SiO32﹣+2H2↑。

（4）硅酸盐与过量的盐酸反应生成白色沉淀硅酸，离子方程式是SiO32﹣+2H+═H2SiO3↓；

正确答案：

SiO32﹣+2H+═H2SiO3↓。

6．甲、乙分别是两种主族元素形成的氧化物，它们广泛存在于地壳中，均不溶于水，且都有如下相同的转化关系，不同之处是乙对应的转化过程中需控制盐酸用量，若盐酸过量则得不到白色沉淀B。

（1）写出甲、乙的化学式：

甲_______,乙_______；

（2）写出下列反应的化学方程式：

甲+NaOH溶液_______,

乙+NaOH溶液_______；

（3）分别写出甲、乙对应的A溶液与过量盐酸反应的离子方程式：

甲_______

乙_______

（4）若将5.1g乙溶于适量的盐酸（二者恰好完全反应）后，再加入175mL的2mol.L－1NH3H2O溶液，得到沉淀_______g

【答案】SiO2Al2O3SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OAl2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2OSiO32-+2H+＝H2SiO3↓AlO2-+4H+=Al3++2H2O7.8

【解析】

【分析】

甲、乙分别是两种主族元素形成的氧化物，均不溶于水，且都有如图的转化关系，不同之处是乙对应的转化过程中需控制盐酸用量，若盐酸过量则得不到白色沉淀B，可推出甲是二氧化硅、乙是氧化铝。

二氧化硅与氢氧化钠反应生成硅酸钠和水，硅酸钠与盐酸反应生成硅酸沉淀；氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠，偏铝酸钠和少量盐酸反应生成氢氧化铝沉淀。

【详解】

（1）根据以上分析，甲为SiO2、乙为Al2O3；

（2）二氧化硅与NaOH溶液反应生成硅酸钠和水，反应方程式是SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O；

氧化铝和NaOH溶液反应生成偏铝酸钠和水，反应化学方程式是Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O；

（3）甲对应的A是Na2SiO3，Na2SiO3与过量盐酸反应生成硅酸沉淀和氯化钠，反应离子方程式是SiO32-+2H+＝H2SiO3↓；

乙对应的A是偏铝酸钠，偏铝酸钠与过量盐酸反应生成氯化铝和氯化钠，反应的离子方程式是AlO2-+4H+=Al3++2H2O；

（4）5.1g氧化铝的物质的量是

，n（Al3+）=0.1mol，n（NH3

H2O）=0.175L×2mol.L－1=0.35mol，氨水过量，氯化铝与过量氨水反应生成氢氧化铝沉淀，根据铝元素守恒，生成氢氧化铝的物质的量是0.1mol，质量是0.1mol×78g/mol=7.8g。

7．图中X、Y、Z为单质，其它为化合物，它们之间存在如图转化关系（部分产物已略去）。

其中，A俗称磁性氧化铁；E是不溶于水的酸性氧化物，能与氢氟酸反应。

回答下列问题：

（1）1molE中含有mol化学键；M中存在的化学键类型为；

R的化学式是______________________。

（2）一定条件下，Z与H2反应生成ZH4，ZH4的电子式为___________________。

（3）写出A与Al反应转化为X的化学方程式。

（4）写出A和D的稀溶液反应生成G的离子方程式并标出电子转移的方向和数目。

【答案】

（1）4离子键、共价键H2SiO3（或H4SiO4）

（2）

（3）8Al+3Fe3O4

9Fe+4Al2O3（需加入反应条件）

（4）

【解析】

【分析】

A为磁性氧化铁，即四氧化三铁，则X为铁，Y为氧气，D为硝酸，G为硝酸铁，E为不溶于水的酸性氧化物，则为二氧化硅，Z为硅，M为硅酸钠，R为硅酸胶体。

【详解】

（1）1个“SiO2”的结构为

，在此结构片断中，含有的共价键数目为2+4×

=4，

则1molSiO2中含有4摩尔Si-O键。

M为硅酸钠，Na+与SiO32-之间存在离子键，SiO32-内Si原子与O原子间存在共价键。

Na2SiO3与HNO3发生复分解反应，生成的R为H2SiO3（或H4SiO4）。

答案为：

4；离子键、共价键；H2SiO3（或H4SiO4）；

（2）二氧化硅和氢气反应生成四氢化硅，其电子式为：

。

答案为：

；

（3）铝和四氧化三铁反应生成氧化铝和铁，方程式为：

8Al+3Fe3O4

9Fe+4Al2O3。

答案为：

8Al+3Fe3O4

9Fe+4Al2O3；

（4）四氧化三铁和硝酸反应生成硝酸铁、一氧化氮和水，离子方程式为：

。

答案为：

。

【点睛】

无机推断题必须抓住突破口，抓住物质的特征，例如磁性氧化铁为四氧化三铁，酸性氧化物能和氢氟酸反应的物质为二氧化硅。

红褐色沉淀为氢氧化铁等。

有些反应的条件也可做为突破口，例如使用催化剂的反应有：

8．云母是一种重要的硅酸盐，它具有韧度、弹性、透明度、高介电强度、化学惰性和热稳定性。

白云母可看作叶腊石中1/4的SiⅣ被AlⅢ所取代，再由KⅠ平衡其电荷后形成的。

而叶腊石可以看作SiO2中有1/3的SiⅣ被AlⅢ取代，再由KⅠ平衡其电荷形成的。

（1）白云母写成氧化物形式的化学式为_______________。

（2）研究表明，在硅酸盐中，AlⅢ很容易取代SiⅣ，取代后不会引起原硅酸盐结构大的变化。

从立体几何的知识看，AlⅢ与SiⅣ最直接的关系是_______________。

（3）黑云母的化学式为KMg3AlSi3O10（OH）2，在水与二氧化碳的同时作用下，风化为高岭土［AI2Si2O5（OH）4］。

①写出离子反应方程式_______________。

②上述反应为什么能够发生_______________

③风化后Al为什么不能以Al3＋形式被地下水溶解_______________

【答案】K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2OAlⅢ与SiⅣ的半径相近，插入后不会引起结构改变2KMg3AlSi3O10（OH）2＋14H2CO3＋H2O=2K＋＋6Mg2＋＋14HCO3－＋4H4SiO4＋Al2Si2O5（OH）4碳酸较硅酸酸性强，强酸可取代弱酸中性条件下Al3＋完全水解，主要以沉淀形式存在

【解析】

【分析】

【详解】

（1）由复杂硅酸盐改写成氧化物形式的一般原则是先写一系列金属氧化物，并按金属活动性顺序排列，较活泼的金属氧化物写在前面，再写SiO2，含有氢元素的H2O最后写，氧化物之间加黑点隔开，各氧化物的系数均为整数，并写在相应氧化物前面，写成氧化物后，原化学式中的各元素、原子的个数比应保持不变，因此白云母写成氧化物形式的化学式为K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O，故答案为：

K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O；

（2）从立体几何的知识来看，由于AlⅢ与SiⅣ的半径相近，在硅酸盐中，AlⅢ插入后很容易取代SiⅣ，不会引起原硅酸盐结构大的变化，故答案为：

AlⅢ与SiⅣ的半径相近，插入后不会引起结构改变；

（3）①由题干信息可知，黑云母在水与二氧化碳的同时作用下，风化为高岭土［AI2Si2O5（OH）4］，反应的离子方程式为2KMg3AlSi3O10（OH）2＋14H2CO3＋H2O=2K＋＋6Mg2＋＋14HCO3－＋4H4SiO4＋Al2Si2O5（OH）4，故答案为：

2KMg3AlSi3O10（OH）2＋14H2CO3＋H2O=2K＋＋6Mg2＋＋14HCO3－＋4H4SiO4＋Al2Si2O5（OH）4；

②上述反应中碳酸与黑云母反应生成了硅酸，因为碳酸的酸性比硅酸强，可以强酸制弱酸，所以上述反应可以发生，故答案为：

碳酸较硅酸酸性强，强酸可取代弱酸；

③由于中性条件下Al3＋完全水解，主要以Al（OH）3的沉淀形式存在，因此风化后Al为什么不能以Al3＋形式被地下水溶解，故答案为：

中性条件下Al3＋完全水解，主要以沉淀形式存在。

9．材料是人类赖以生存的重要物质基础。

材料种类很多，通常可分为金属材料、无机非金属材料（包括硅酸盐材料）、高分子合成材料及复合材料。

（1）①合金是生活中常见的材料。

某合金具有密度小、强度高的优良性能，常用于制造门窗框架。

该合金中含量最高的金属为____________（填元素符号）。

②铁锈的主要成分是_____________（填化学式），它是钢铁在潮湿的空气中发生______腐蚀的结果，其负极反应式为___________________。

③玻璃是一种常用的硅酸盐材料。

制备普通玻璃的原料有CaCO3、_______和______（填化学式）。

（2）聚苯乙烯是造成白色污染的物质之一，其结构简式为

，则制取聚苯乙烯的单体是___________________。

【答案】AlFe2O3·xH2O（或Fe2O3）电化（或“电化学”或“吸氧”）Fe—2e—＝Fe2＋Na2CO3SiO2

【解析】

【分析】

铁锈的主要成分是氧化铁；钢铁在空气中发生电化学腐蚀时为吸氧腐蚀，铁易失电子发生氧化反应而作负极，碳作正极，正极上氧气得电子发生还原反应。

【详解】

（1）①铝合金：

铝中加入镁、铜、锌等金属形成合金，具有密度小、强度高的优良性能常用于制造门窗框架；

②铁在空气中与氧气、水共同作用而生锈，铁锈的主要成分是铁的氧化物氧化铁；钢铁在空气中发生电化学腐蚀时为吸氧腐蚀，铁易失电子发生氧化反应而作负极，负极上电极反应式为：

Fe-2e-═Fe2+，碳作正极，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为2H2O+O2+4e-═4OH-；

③生产玻璃的原料是纯碱、石灰石和石英；石英砂的主要成分是二氧化硅，与碳酸钙反应生成硅酸钙和二氧化碳，与碳酸钠反应生成硅酸钠和二氧化碳；

（2）聚苯乙烯的结构简式为

，则制取聚苯乙烯的单体是

。

10．A、B、C、D均为中学化学常见的纯净物，A是单质。

它们之间有如下的反应关系：

（1）若A是当前最常用的太阳能转换为电能的材料。

（2）C的水溶液俗称水玻璃，D为硅酸。

则：

写出反应②的化学方程式。

写出反应③的离子方程式。

（2）若A是应用最广泛的金属。

反应①、⑤均用盐酸，D物质是红褐色。

则：

写出反应③的化学方程式。

B溶液中加入NaOH溶液的现象是，沉淀颜色发生变化对应的化学方程式是。

C的溶液用于蚀刻印刷铜电路板（铜质），写该反应的离子方程式。

（3）若D物质是常见的两性氢氧化物，反应②③⑤均要用强碱溶液，反应④是通入过量的CO2。

则：

反应②的离子方程式为。

反应④的离子方程式为。

【答案】

（1）Si＋2NaOH+H2O===Na2SiO3＋2H2↑；SiO2＋2OH－===SiO32-＋H2O；

（2）2FeCl2+Cl2===2FeCl3生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，最终变成红褐色

4Fe（OH）2＋O2＋2H2O==4Fe（OH）3Cu+2Fe3+==2Fe2++Cu2+

（3）2Al＋2OH－＋2H2O＝2AlO2-＋3H2↑；AlO2-+CO2+2H2O===Al（OH）3↓+HCO3-

【解析】

试题分析：

（1）若A为太阳能转化为电能的材料，则为硅，C的水溶液为水玻璃，则为硅酸钠，D为硅酸，所以B为二氧化硅。

反应②为硅盒氢氧化钠反应生成硅酸钠和氢气，方程式为Si＋2NaOH+H2O===Na2SiO3＋2H2↑；反应③为二氧化硅和氢氧化钠反应生成硅酸钠和水，离子方程式为：

SiO2＋2OH－===SiO32-＋H2O；

（2）若A是应用最广泛的金属，则为铁，①是用盐酸，则B为氯化亚铁，D为红褐色，则为氢氧化铁，则C为氯化铁。

反应③为氯化亚铁和氯气反应生成氯化铁，方程式为：

2FeCl2+Cl2===2FeCl3；氢氧化亚铁中加入氢氧化钠反应生成氢氧化亚铁白色沉淀，现象为生成白色沉淀，氢氧化亚铁容易被氧气氧化生成氢氧化铁，现象为迅速变成灰绿色，最终变成红褐色，反应的方程式为4Fe（OH）2＋O2＋2H2O==4Fe（OH）3；氯化铁和铜反应生成氯化亚铁盒氯化铜，离子方程式为：

Cu+2Fe3+==2Fe2++Cu2+。

（3）若D为常见的两性氢氧化物，则为氢氧化铝，反应②③⑤都是强碱容易，则A为铝，B、铝离子的容易，C为偏铝酸钠，反应②为铝盒氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和氢气，离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O＝2AlO2-＋3H2↑。

反应④为偏铝酸钠溶液中通入过量的二氧化碳，反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，离子方程式为：

AlO2-+CO2+2H2O===Al（OH）3↓+HCO3-。

考点：

无机推断