高考化学专题题库硅及其化合物推断题的综合题及答案解析.docx

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高考化学专题题库硅及其化合物推断题的综合题及答案解析

高考化学专题题库∶硅及其化合物推断题的综合题及答案解析

一、硅及其化合物

1．表是元素周期表的一部分，针对表中的①-⑩元素按要求回答下列问题：

IA

IIA

IIIA

IVA

VA

VIA

VIIA

0族

2

①

②

③

3

④

⑤

⑥

⑦

⑧

⑨

4

⑩

（1）在①-⑩元素中，化学性质最不活泼的元素是________（填元素符号），化学性质最活泼的金属元素是________（填元素符号）。

（2）在最高价氧化物对应水化物中，酸性最强的化合物的化学式是________，碱性最强的化合物的化学式是________。

（3）氧化物属于两性氧化物的元素是________（填元素符号），写出该元素的最高价氧化物与NaOH溶液反应的离子方程式________

（4）比较元素的气态氢化物的稳定性：

②_________③；最高价氧化物对应水化物的酸性强弱：

②_________⑥。

（5）⑥的最高价氧化物与烧碱溶液反应的化学方程式为________

【答案】ArKHClO4KOHAlAl2O3+2OH-=2AlO2-+H2O<>SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O

【解析】

【分析】

稀有气体性质稳定，除稀有气体同周期从左往右，同主族从下至上，非金属性增强。

非金属性越强，单质越活泼，越易与氢气化合，生成的气态氢化物越稳定，对应的最高价氧化物的水化物酸性越强。

同周期从右往左，同主族从上至下，金属性逐渐增强。

金属性越强，单质越活泼，遇水或酸反应越剧烈，最高价氧化物对应水化物的碱性越强。

【详解】

（1）根据分析①-⑩元素中，化学性质最不活泼的元素是Ar，化学性质最活泼的金属元素是K；

（2）根据分析，①-⑩元素中Cl非金属性最强，故在最高价氧化物对应水化物中，酸性最强的化合物的化学式是HClO4，K金属性最强，碱性最强的化合物的化学式是KOH；

（3）铝、氧化铝、氢氧化率均属于两性物质，则氧化物属于两性氧化物的元素是Al，该元素的氧化物与NaOH溶液反应的离子方程式Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O；

（4）非金属性越强，气态氢化物的稳定性越强，氧的非金属较强，故水比氨气稳定，②<③；非金属性越强，最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，N非金属性强于Si，则HNO3酸性强于H2SiO3，故最高价氧化物对应水化物的酸性强弱：

②>⑥；

（5）硅的最高价氧化物SiO2与烧碱溶液反应的化学方程式为：

SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O。

【点睛】

非金属性的应用中，需要注意非金属性与气态氢化物的稳定呈正比，与氢化物的还原性呈反比，而简单氢化物的沸点需要对比氢键和范德华力，是物理性质。

2．在下列物质的转化关系中，A是一种固体物质，E是一种白色沉淀，据此填写下列空白：

（1）B的化学式是________，B在固态时属于________晶体，1mol含有的共价键数目是______NA。

（2）E的化学式是_________。

（3）B和a溶液反应的离子方程式是_______________________________

（4）A和a溶液反应的化学方程式是___________________________________

【答案】SiO2原子4H2SiO3SiO2＋2OH－＝SiO32－＋H2OSi＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑

【解析】

【分析】

A是一种固体单质，与氧气反应得到B为氧化物，E是一种白色沉淀且不溶于盐酸，E加热分解得到B，所以E为H2SiO3，结合转化关系，可知A为Si，B为SiO2，a为强碱溶液，如NaOH溶液，G为Na2SiO3，D为H2O，F为H2。

【详解】

（1）由上述分析可知，B是SiO2，SiO2由硅原子和氧原子通过共用电子对形成空间网状结构，在固态时属于原子晶体，每个硅原子和四个氧原子形成四个共价键，1mol含有的共价键数目是4NA。

故答案为：

SiO2；原子；4；

（2）由上述分析可知，E为H2SiO3，故答案为：

H2SiO3；

（3）二氧化硅与强碱溶液反应生成硅酸盐与水，反应的离子方程式为：

SiO2+2OH－=SiO32－+H2O；

故答案为：

SiO2+2OH－=SiO32－+H2O；

（4）Si与氢氧化钠反应生成硅酸钠与氢气，反应方程式为：

Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑，

故答案为：

Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑。

【点睛】

本题考查无机物推断，B为氧化物、E为不溶于盐酸的白色沉淀为推断突破口，需要学生熟练掌握元素化合物性质。

3．单质Z是一种常见的半导体材料，可由X通过如下图所示的路线制备，其中X为Z的氧化物，Y为氢化物，分子结构与甲烷相似，回答下列问题：

（1）能与X发生化学反应的酸是_________；由X制备Mg2Z的化学方程式为_________。

（2）由Mg2Z生成Y的化学反应方程式为_________，Y分子的电子式为_________。

（3）Z、X中共价键的类型分别是_________。

【答案】氢氟酸SiO2+Mg

O2↑+Mg2SiMg2Si+4HCl=2MgCl2+SiH4

非极性键、极性键

【解析】

【详解】

单质Z是一种常见的半导体材料，则Z为Si，X为Z的氧化物，则X为SiO2，Y为氢化物，分子结构与甲烷相似，则Y为SiH4，加热SiH4分解得到Si与氢气。

（1）能与SiO2发生化学反应的酸是氢氟酸；由SiO2制备Mg2Si的化学方程式为：

SiO2+4Mg

2MgO+Mg2Si。

（2）由Mg2Z生成Y的化学反应方程式为：

Mg2Si+4HCl=2MgCl2+SiH4↑，Y为SiH4，电子式为

。

（3）Z为Si，周期表中位于第三周期IVA族，其单质属于原子晶体，化学键类型为非极性共价键；X为SiO2，属于原子晶体，含有的化学键属于极性共价键。

4．已知A是一种不溶于水的固体非金属氧化物，根据图中的转化关系，回答：

（1）A是______，B是_____，D是_____。

（2）写化学方程式：

①_________；

⑤_________。

（3）写离子方程式：

②__________；

③________；

④________。

【答案】SiO2Na2SiO3H2SiO3Na2CO3＋SiO2

Na2SiO3＋CO2↑H2SiO3

H2O＋SiO2CO2＋H2O＋SiO32-＝CO32-＋H2SiO3↓SiO2＋2OH－＝SiO32-＋H2OSiO32-＋2H＋＝H2SiO3↓

【解析】

【分析】

由“A是一种不溶于水的固体非金属氧化物”可推知A为SiO2，再结合SiO2的相关性质：

SiO2跟Na2CO3在高温下反应生成Na2SiO3和CO2，二者在水中会反应生成H2SiO3沉淀，则D为H2SiO3，H2SiO3受热分解生成SiO2和H2O，说明A为SiO2是正确的，③为SiO2和NaOH的反应，可知B为Na2SiO3，则C为CO2，Na2SiO3可与酸反应生成硅酸，据此答题。

【详解】

由以上分析可知A为SiO2，B为Na2SiO3，C为CO2，D为H2SiO3。

（1）由以上分析可知A为SiO2，B为Na2SiO3，D为H2SiO3，故答案为：

SiO2；Na2SiO3；H2SiO3。

（2）①SiO2和碳酸钠在高温下反应生成硅酸钠和二氧化碳，反应的方程式为SiO2+Na2CO3

Na2SiO3+CO2↑，故答案为：

SiO2+Na2CO3

Na2SiO3+CO2↑。

⑤H2SiO3受热分解生成SiO2和H2O，反应方程式为：

H2SiO3

H2O＋SiO2，故答案为：

H2SiO3

H2O＋SiO2。

（3）②硅酸酸性比碳酸弱，硅酸钠和二氧化碳、水反应可生成硅酸，反应的方程式为Na2SiO3+CO2+H2O═H2SiO3↓+Na2CO3，离子方程式为：

CO2＋H2O＋SiO32-=CO32-＋H2SiO3↓，故答案为：

CO2＋H2O＋SiO32-=CO32-＋H2SiO3↓。

③二氧化硅和氢氧化钠反应生成硅酸钠和水，反应的化学方程式为SiO2+2NaOH═Na2SiO3+H2O，离子方程式为SiO2+2OH-═SiO32-+H2O，故答案为：

SiO2+2OH-═SiO32-+H2O。

④Na2SiO3可与盐酸反应生成硅酸，方程式为Na2SiO3+2HCl═2NaCl+H2SiO3↓，离子方程式为：

SiO32-＋2H＋=H2SiO3↓，故答案为：

SiO32-＋2H＋=H2SiO3↓。

【点睛】

解框图题的方法：

最关键的是寻找“突破口”，“突破口”就是抓“特”字，例如特殊颜色、特殊状态、特殊气味、特殊反应、特殊现象、特殊制法、特殊用途等，本题的突破口为：

“A是一种不溶于水的固体非金属氧化物”。

5．X、Y、Z为三种常见的单质，Z为绿色植物光合作用后的产物之一，A、B为常见化合物．它们在一定条件下可以发生如图反应（均不是在溶液中进行的反应）（以下每个空中只需填入一种物质）

（1）X、Y均为金属时，此反应在工业上称为___反应，其反应方程式为________  

（2）X为金属，Y为非金属时，A为__B__

（3）X为非金属Y为金属时，A为__B为_______

（4）X为非金属，Y为非金属时，A为_____B为______

【答案】铝热反应3Fe3O4+8Al

9Fe+4Al2O3CO2MgOCuOH2OSiO2CO

【解析】

【分析】

Z为绿色植物光合作用后的产物之一，应为O2，X+A

Y+B的反应为置换反应，X、Y为单质，A、B为氧化物。

【详解】

（1）当X、Y均为金属时,应为铝热反应,则X为Al、A为Fe3O4,Y为Fe,B为Al2O3,Z为氧气,

反应方程式为3Fe3O4+8Al

9Fe+4Al2O3；

（2）当X为金属、Y为非金属,应为Mg和CO2的反应,反应的方程式为:

Mg+CO2

MgO+C；

（3）当X为非金属时,Y为金属时,碳、氢气还原氧化铜符合此反应,A为CuO,B为H2O,反应方程式为CuO+H2

Cu+H2O；

（4）当X、Y均为非金属固体时,为C和SiO2的反应,反应的方程式为SiO2+2C

Si+2CO。

【点睛】

本题考查无机物的推断，题目难度中等，解答本题的关键是能把握常见单质+氧化物→单质+氧化物的置换反应的类型，注意把握常见相关物质的性质。

6．铁橄榄石是天然的铁矿石，由实验测得铁橄榄石的摩尔质量为204g·mol-1，其中铁元素的质量分数为54.9%，可以通过如下反应和相应的数据推知它的化学式。

其中A~J是中学化学中的常见物质，G是一种红褐色固体，D是一种难溶于水的含氧酸，J是一种主要的温室气体，A为强碱，其焰色反应呈黄色，E和B分别与酸化的硝酸银溶液反应时的实验现象相同，均有白色沉淀产生，流程中的部分生成物已略去。

回答下列问题：

（1）A的电子式：

__________________。

（2）铁橄榄石的化学式：

__________________。

（3）写出H→G的化学方程式：

__________________。

【答案】

Fe2SiO4或2FeO•SiO24Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3

【解析】

A~J是中学化学中的常见物质，G是一种红褐色固体，G为氢氧化铁，则H为氢氧化亚铁，F中含有铁离子，D是一种难溶于水的含氧酸，D为硅酸，J是一种主要的温室气体，J为二氧化碳，A为强碱，其焰色反应呈黄色，A为氢氧化钠，则D为二氧化硅，E和B分别与酸化的硝酸银溶液反应时的实验现象相同，均有白色沉淀产生，则B为盐酸，E为氯气，因此F为氯化铁，C为氯化亚铁。

根据上述分析，铁橄榄石属于硅酸盐，且含有亚铁离子，设铁橄榄石的化学式为xFeO·ySiO2，摩尔质量为204g·mol-1，其中铁元素的质量分数为54.9%，则x=

=2，因此y=

=1，因此铁橄榄石化学式为2FeO•SiO2。

（1）A为氢氧化钠，电子式为

，故答案为

；

（2）铁橄榄石的化学式为2FeO•SiO2，故答案为2FeO•SiO2；

（3）H→G的化学方程式为4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3，故答案为4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3。

7．奥运五环“象征五大洲的团结，全世界的运动员以公正、坦率的比赛和友好的精神，在奥运会上相见”。

下图所示五元环代表A、B、C、D、E五种化合物，圆圈交叉部分指两种化合物含有一种相同元素；五种化合物由四种短周期元素形成，每种化合物仅含有两种元素。

A是工业制取硝酸的主要原料之一；B、E分子中所含电子数都为18，B不稳定，具有较强的氧化性，E是由六个原子构成的分子，可作火箭燃料；C是工业制光导纤维的主要原料；D中所含的两种元素的原子个数之比为3∶4。

根据以上信息回答下列问题：

（1）A用于工业制取硝酸所发生反应的化学方程式_______________________。

（2）D的化学式是_______，E分子中含有_________键和______________键。

（3）B的水溶液呈弱酸性，其电离方程式可表示为____________，B在实验室中可以用于制取某种常见气体，其反应的化学方程式为______________________。

（4）B与E反应可生成单质G和一种常见的液体H，其反应的化学方程式为____________。

（5）用化学方程式表示C的另一种用途___________________。

【答案】4NH3+5O2

4NO+6H2OSi3N4极性非极性H2O2

HO2-+H+2H2O2

2H2O+O2↑2H2O2+N2H4=N2↑+4H2OSiO2+2C

Si+2CO↑

【解析】

【分析】

A是工业制取硝酸的主要原料之一，则A是NH3；B、E分子中所含电子数都为18，B不稳定，具有较强的氧化性，则B是H2O2；E是由六个原子构成的分子，可作火箭燃料，则E为N2H4；C是工业制光导纤维的主要原料，C是SiO2；D中所含的两种元素的原子个数之比为3∶4，则根据元素的组成及圆圈交叉部分指两种化合物含有一种相同元素，结合D中元素原子个数关系，可推知D是Si3N4，然后对问题分析、解答。

【详解】

根据上述分析可知A是是NH3，B是H2O2，C是SiO2，D是Si3N4，E为N2H4。

（1）在工业上用氨的催化氧化法制取硝酸，反应的化学方程式为：

4NH3+5O2

4NO+6H2O；

（2）D的化学式是Si3N4，E是N2H4，在该物质的分子中含有N-H极性共价键和N-N非极性共价键，但该物质分子空间排列不对称，因此物质分子属于极性分子；

（3）B是H2O2，该物质分子能够在水中微弱电离，存在电离平衡，主要是第一步的电离，电离方程式为：

H2O2

HO2-+H+；在实验室中通常是用H2O2为原料，加入少量MnO2作催化剂制取O2，反应的化学方程式为：

2H2O2

2H2O+O2↑；

（4）H2O2与N2H4会发生反应，产生N2、H2O，根据电子守恒、原子守恒，可得该反应的化学方程式为：

2H2O2+N2H4=N2↑+4H2O；

（5）C是SiO2，可以与焦炭在高温下发生反应，制取Si单质，反应的化学方程式为：

SiO2+2C

Si+2CO↑。

由于光线在SiO2中会全反射，因此也可用作制光导纤维的原料。

8．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。

9．A、B、C、D、E、F六种物质的相互转化关系如图所示（反应条件和部分副产物未标出），其中反应①是置换反应。

（1）若A、D、F都是非金属单质，且A、D所含元素在周期表中同一列，A、F所含元素在周期表中同一横行，则反应①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①在水溶液中进行，则反应②（在水溶液中进行）的离子方程式是_____________________；

（3）若B、C、F都是气态单质，且B有毒，③和④两个反应中都有水生成，反应②需要放电才能发生，A、D相遇有白烟生成，反应③的化学方程式是________________。

（4）若A、D为单质，且A原子核内所含质子数是D的2倍，B是参与大气循环的一种物质，③和④两个反应中都有红棕色气体生成，反应④的化学方程式是_________。

【答案】SiO2＋2C

Si＋2CO↑2Fe2＋＋Cl2＝2Fe3＋＋2Cl－4NH3＋5O2

4NO＋6H2OC＋4HNO3

CO2↑＋4NO2↑＋4H2O

【解析】

【分析】

【详解】

（1）若A、D、F都是非金属单质，反应①是置换反应，A、D同主族，根据框图可知，A与F生成E，C与F也能生成E，因此只能是SiO2与C反应，则A是C、B是SiO2、C是CO、D是Si，E是CO2、F是O2。

反应①的方程式为SiO2＋2C

Si＋2CO↑。

（2）若A是常见的金属单质，反应①是置换反应，D、F是气态单质，根据框图可知，A与F生成E，C与F也能生成E，因此A只能为Fe，D为H2，F为Cl2，B为HCl，C为FeCl2，E为FeCl3。

反应②的方程式为2Fe2＋＋Cl2＝2Fe3＋＋2Cl－。

（3）若B、C、F都是气态单质，且B有毒，③和④两个反应中都有水生成，反应②需要放电才能发生，A、D相遇有白烟生成，所以A是氨气，B是氯气，C是氮气，D是氯化氢，F是氧气，E是NO，反应③的化学方程式是4NH3＋5O2

4NO＋6H2O。

（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，B是参与大气循环的一种物质，反应①是置换反应，根据框图可知，A为Mg，D为C，B为CO2，C为MgO，又知③和④两个反应中都有红棕色气体生成，F为HNO3。

反应④的化学方程式是C＋4HNO3

CO2↑＋4NO2↑＋4H2O。

【点晴】

解框图题的方法的最关键的是寻找“突破口”，“突破口”就是抓“特”字，例如特殊颜色、特殊状态、特殊气味、特殊反应、特殊现象、特殊制法、特殊用途等。

10．实验对认识和研究物质性质有重要作用，回答下列相应问题。

（一）为证明Na2SiO3具有防火性能，同时做以下两个实验。

实验①：

取一小木条，放入蒸馏水中，使之充分吸湿、浸透，取出稍沥干（不再滴液）后，放置在酒精灯外焰处。

实验②：

另取一个相同的小木条，放入Na2SiO3饱和溶液中，之后重复实验①的操作。

（1）设计实验①的目的是________________________。

（二）性质实验中反应原理常用化学方程式表示。

请用化学方程式各举一例，说明下列物质所具有的性质。

（2）SO2具有还原性_________________________。

（3）SO2具有酸性氧化物共同的性质_______________。

（4）浓硫酸具有强氧化性_____________________。

【答案】与实验②作对照，证明起防火作用的是Na2SiO3而不是水2SO2+O2

2SO3SO2+2NaOH=Na2SO3+H2OCu+2H2SO4（浓）

CuSO4+SO2↑+2H2O

【解析】

【分析】

【详解】

（一）

（1）实验①与实验②比较，实验②在蒸馏水的基础上增加了可溶于水的硅酸钠，从而探究防火的原因，则设计实验①的目的是与实验②作对照，证明起防火作用的是Na2SiO3而不是水；

（二）

（2）SO2与强氧化剂作用，能体现其具有还原性，如：

2SO2+O2

2SO3；

（3）SO2能与碱溶液作用生成盐和水，说明其是酸性氧化物，发生反应的化学方程式为SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O；

（4）浓硫酸具有强氧化性，能氧化活泼性较弱的金属，如Cu，发生反应的化学方程式为Cu+2H2SO4（浓）

CuSO4+SO2↑+2H2O。