备战高考化学硅及其化合物推断题综合题含详细答案.docx

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备战高考化学硅及其化合物推断题综合题含详细答案

2020-2021备战高考化学硅及其化合物推断题综合题含详细答案

一、硅及其化合物

1．A、B、C、D四种易溶于水的化合物只由表中的八种离子组成，且四种化合物中阴、阳离子各不相同。

阴离子

Cl－、SiO32-、OH－、NO3-

阳离子

H＋、Ag＋、Na＋、K＋

已知：

A溶液呈强酸性，且A溶液与B、C溶液混合均产生白色沉淀，B的焰色反应呈黄色。

回答下列问题：

（1）写出A、B、C、D的化学式：

A______，B_____，C____，D____。

（2）写出A溶液与B溶液反应的离子方程式：

__________。

（3）请选出适合存放A、C、D溶液的试剂瓶的序号：

溶液

A

C

D

试剂瓶序号

___

___

___

【答案】HClNa2SiO3AgNO3KOHSiO32-＋2H＋=H2SiO3↓①③②

【解析】

【分析】

A、B、C、D四种易溶于水的化合物只由表中的八种离子组成，且四种化合物中阴、阳离子各不相同，A溶液呈强酸性，则A为盐酸或硝酸，B的焰色反应呈黄色，则B中含有Na元素，A能和B反应生成白色沉淀，则B为Na2SiO3；盐酸能和AgNO3反应生成白色沉淀，所以C为AgNO3，则A为HCl，根据四种化合物中阴阳离子各不相同，则D为KOH。

【详解】

（1）根据以上分析知，四种物质化学式分别为HCl、Na2SiO3、C为AgNO3、D为KOH；

（2）A是HCl、B是硅酸钠，二者反应生成硅酸沉淀和氯化钠，离子方程式为SiO32-+2H+=H2SiO3↓；

（3）A是HCl、C为AgNO3、D为KOH，KOH能和二氧化硅反应生成粘性物质硅酸钠，不能用含有玻璃塞的试剂瓶盛放；硝酸银见光易分解，应该放置在棕色试剂瓶中；盐酸不分解，且和玻璃中成分不反应，所以放置在一般试剂瓶中即可，所以A、C、D选取试剂瓶序号为①③②。

【点睛】

含有钠元素的物质焰色反应为黄色，含有钾元素的物质焰色反应透过蓝色钴玻璃为紫色，钙元素的焰色反应为砖红色；玻璃中含有二氧化硅，能与碱性溶液发生反应，所以碱性溶液的试剂瓶不用玻璃塞。

2．已知A、D为常见单质，各物质发生如下框图所示变化，回答下列问题：

（1）若A、D为短周期同主族非金属元素的单质，则A元素在周期表中的位置为______，D的晶体类型是______，请写出A+B→C+D的化学方程式______。

（2）若B为气体，其标准状况下密度为1.964g•L-1，C为白色固体，可用来制作耐高温材料。

 则B的电子式为______，C中含有的化学键是______（填写“离子键或者共价键”）。

（3）若A为生产生活中用量最大的金属，B在常温下为无色液体，写出C（金属元素有两种不 同化合价）与盐酸反应的离子反应方程式____________。

若以A和石墨 棒为电极，NaCl 溶液为电解质溶液构成原电池，请写出石墨电极的电极反应式______。

【答案】第二周期第IVA族原子晶体SiO2+2C

Si+2CO

离子键Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2OO2+2H2O+4e-=4OH-

【解析】

【详解】

（1）若A、D为短周期同主族非金属元素的单质，由转化可知B、C属于氧化物，A与B的反应属于置换反应，可推知A为碳、B为SiO2、C为CO、D为Si，则A元素在周期表中的位置为：

第二周期第IVA族，硅的晶体类型是原子晶体，A+B→C+D的化学方程式：

SiO2+2C

Si+2CO；

（2）若B为气体，其标准状况下密度为1.964g•L-1，B的相对分子质量=22.4×1.964=44，C为白色固体，可用来制作耐高温材料，则A为Mg、B为CO2、C为MgO、D为碳，B的电子式为

，C（MgO）中含有的化学键是：

离子键；

（3）若A为生产生活中用量最大的金属，B在常温下为无色液体，则A为Fe、B为H2O、C为Fe3O4、D为H2，C与盐酸反应的离子反应方程式：

Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O，若以Fe和石墨 棒为电极，NaCl 溶液为电解质溶液构成原电池，石墨电极为正极，发生还原反应，氧气获得电子市场氢氧根离子，电极反应式为：

O2+2H2O+4e-=4OH-。

【点睛】

本题考查无机物的推断，题目涉及中学常见的特殊置换反应，需要学生熟练掌握元素化合物知识，熟记中学常见的连线反应、三角转化、特殊置换反应、特殊现象反应、某些无机物与有机物的反应等。

3．设计如下实验探究某矿石（仅含四种短周期元素）的组成和性质，已知矿石含有一定的结晶水：

（1）矿石的组成元素是H、O和_____、______（填元素符号），化学式为_____________。

（2）白色粉末3溶于NaOH溶液的离子方程式是________。

【答案】Mg，SiMgSiO3·2H2O2OH-＋SiO2=SiO32-＋H2O

【解析】

根据流程图，矿石灼烧后生成无色气体1，冷凝后得到无色液体1，该无色液体为水，质量为3.6g，物质的量为0.2mol；白色粉末2能够溶于过量盐酸，得到白色胶状沉淀2，和无色溶液3；根据盐酸提供的氢离子和氯离子分析，白色胶状沉淀2可能是氯化银沉淀或硅酸沉淀；白色胶状沉淀2灼烧得到白色粉末3，该物质能够溶于氢氧化钠溶液，说明白色粉末为二氧化硅，不可能为氯化银，因此白色胶状沉淀2为硅酸；无色溶液3中加入过量氢氧化钠得到白色沉淀，说明白色沉淀3为氢氧化镁，5.8g氢氧化镁的物质的量为0.1mol，因此白色粉末2中含有4g氧化镁和6g二氧化硅，因此白色粉末2为硅酸镁。

（1）根据上述分析，矿石的组成元素是H、O、Mg和Si，硅酸镁的质量为10g，物质的量为

=0.1mol，水的物质的量为

=0.2mol，因此化学式为MgSiO3·2H2O，故答案为Mg；Si；MgSiO3·2H2O；

（2）白色粉末3为二氧化硅，溶于NaOH溶液的离子方程式为2OH-＋SiO2=SiO32-＋H2O，故答案为2OH-＋SiO2=SiO32-＋H2O。

点睛：

本题考查了物质的组成和性质的推断。

本题的难点是白色胶状沉淀2和白色粉末3的判断，可以根据反应物中有盐酸结合白色粉末3能够与氢氧化钠溶液反应考虑。

4．图中X、Y、Z为单质，其他为化学物，它们之间存在如下转化关系（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）元素X在元素周期表中的位置为第________周期________族。

（2）一定条件下，Z能与H2反应生成ZH4，写出Z与NaOH反应的化学方程式____________

（3）写出由Y与NO、H2O生成D反应的化学方程式：

_______________。

（4）X在高温下能与水蒸气反应，请写出该反应的化学方程式：

_____________

（5）向含4molD的稀溶液中，逐渐加入X粉末至过量。

假设生成的气体只有一种，请在坐标系中画出n（X2+）随n（X）变化的示意图，并标出n（X2+）的最大值。

________________

【答案】四ⅧSi+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑4NO+3O2+2H2O=4HNO33Fe+4H2O

Fe3O4+4H2↑

【解析】

【分析】

A俗称磁性氧化铁，则A为Fe3O4；E是不溶于水的酸性氧化物，能与氢氟酸反应，则E是SiO2，根据转化关系，可知X为铁、Y为O2、Z为Si、D为HNO3、M为Na2SiO3、G为Fe（NO3）3，R为H2SiO3 。

【详解】

A俗称磁性氧化铁，则A为Fe3O4；E是不溶于水的酸性氧化物，能与氢氟酸反应，则E是SiO2，根据转化关系，可知X为铁、Y为O2、Z为Si、D为HNO3、M为Na2SiO3、G为Fe（NO3）3，R为H2SiO3；

（1）元素X为Fe，核电荷数为26，其在元素周期表中的位置为第四周期Ⅷ族；

（2）Z为Si，能溶于NaOH溶液生成硅酸钠、氢气和水，发生反应的化学方程式为Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑；

（3）Y为O2，NO与O2按一定比例通入水中生成HNO3，发生反应的化学方程式4NO+3O2+2H2O=4HNO3；

（4）Fe在高温下能与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，发生反应的化学方程式为3Fe+4H2O

Fe3O4+4H2↑；

（5）铁和稀硝酸反应，开始铁全部被硝酸氧化为硝酸铁，故开始阶段Fe2+的量为0，随着铁的加入，多余的铁又和Fe3+反应而生成Fe2+，故Fe2+的量逐渐会增大直至到最大值，以后不变，反应过程中生成的气体为NO，令Fe2+的最大物质的量为xmol，根据电子转移守恒可知，NO的物质的量=

，根据N元素守恒可知：

+2xmol=4mol，解得x=1.5，根据电子转移守恒可知，由Fe+2Fe3+=3Fe2+，可知开始产生NO时Fe的物质的量等于Fe3+的物质的量，即为1.5mol×

=1mol，故n（Fe2+）随n（Fe）变化的示意图为：

。

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为常见的化合物。

它们在一定条件下可以发生如图所示的转化关系（均不是在溶液中进行的反应）以下每空中填入一种即可）。

（1）当X、Y均为金属时，X的化学式为_____________，Z为____________（填名称）。

（2）当X为非金属且为气体，Y为金属且为紫红色时，X的化学式为___________，

A的化学式为___________。

（3）当X为金属、Y为非金属且为固体时，X与A反应的化学方程式为

__________________________________________。

（4）当X、Y均为非金属固体时，X与A反应的化学方程式为

___________________________________________。

【答案】Al氧气H2CuO2Mg+CO2

2MgO+CSiO2+2C

Si+2CO

【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，据此答题。

【详解】

（1）当X、Y均为金属时，此反应应为铝热反应，则X为Al，Z为氧气，答案应为：

Al、氧气；

（2）当X为非金属且为气体，Y为金属且为紫红色时，Y为Cu，则X应为H2，答案应为：

H2、CuO；

（3）当X为金属、Y为非金属且为固体时，X应为Mg，Y应为C，该反应应是Mg和CO2的反应，反应的方程式为2Mg+CO2

2MgO+C；

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

Si+2CO。

6．A、B、C、D、E五种物质中均含有同一种非金属元素，他们能发生如图所示的转化关系。

若该元素用R表示，则A为R的氧化物，D与NaOH溶液反应生成C和H2。

请回答：

（1）写出对应物质的化学式：

A__________；C_________；E_________。

（2）反应①的化学方程式为：

_____________________________________。

（3）反应④的离子方程式为：

_____________________________________。

（4）H2CO3的酸性强于E的，请用离子方程式予以证明：

_________________________。

【答案】SiO2Na2SiO3H2SiO3（或H4SiO4）SiO2＋2C

Si＋2CO↑Si＋2OH－＋H2O===SiO32-＋2H2↑SiO32-＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋HCO32-

或SiO32-＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋CO32-（写成H4SiO4同样给分）

【解析】

【分析】

【详解】

试题分析：

非金属单质R能与NaOH溶液反应生成盐（Na2RO3）和氢气，则R为Si元素，由转化关系可知D为Si，A为SiO2，B为CaSiO3，C为Na2SiO3，E为H2SiO3，

（1）由以上分析可知A为SiO2，C为Na2SiO3，故答案为SiO2；Na2SiO3；

（2）反应①的化学方程式为2C+SiO2

Si+2CO↑；

（3）反应④的离子方程式为Si+2OH-+H2O=SiO32-+2H2↑；

（4）H2CO3的酸性强于H2SiO3的酸性，可在硅酸钠溶液中通入二氧化碳，如生成硅酸沉淀，可说明，反应的离子方程式为SiO32-+CO2+H2O=H2SiO3↓+CO32-。

考点：

以硅为载体考查了无机物的推断

7．下图是化学中部分常见的氧化物和单质的转化关系。

其中，氧化物f是制造光导纤维的重要原料，氧化物c是一种具有磁性的黑色物质。

回答下列问题：

（1）写出下列物质的化学式：

单质F________，氧化物d________。

（2）写出下列反应的化学方程式：

①_____________________________________________；

④_____________________________________________。

【答案】SiH2O2Mg＋CO2

C＋2MgOC＋H2O（g）

CO＋H2

【解析】

【分析】

氧化物f是制造光导纤维的重要原料，f是SiO2，氧化物c是一种具有磁性的黑色物质，c是Fe3O4，以此为突破口推出五个置换反应。

【详解】

氧化物f是制造光导纤维的重要原料，f是SiO2，氧化物c是一种具有磁性的黑色物质，c是Fe3O4，反应①2Mg＋CO2

C＋2MgO，反应②Fe3O4＋2C

2CO2＋3Fe，反应③3Fe＋4H2O（g）

Fe3O4＋4H2，反应④C＋H2O（g）

CO＋H2，反应⑤2C＋SiO2

Si＋2CO。

（1）根据反应⑤物质的化学式：

单质F为Si，结合反应③④氧化物d为H2O。

（2）反应①和④的化学方程式：

①2Mg＋CO2

C＋2MgO　④C＋H2O（g）

CO＋H2。

8．下图是一些重要工业生产的转化关系（反应条件略去）：

请完成下列问题：

⑴若D是单质，且与A属于同一主族，则：

①反应的化学方程式是____________________________________。

②D的原子结构示意图是_________。

③D单质的一种重要用途是____________________。

⑵若B为黄色固体，D为固体化合物，则

①该反应的化学方程式是_________________________。

②生产该工业品的工厂应建在离_______________较近的地方。

③实验室检验C的方法是___________________________。

⑶若B是一种有刺激性气味的气体，则

①B的分子形状是_____________。

②实验室进行此实验时，常看到有大量白烟产生，请说明产生大量白烟的原因__________。

③化合物C在一定体积的容器中，在一定条件下发生反应，测得容器内气体的压强略小于原来的2/3，请写出该反应的化学方程式________________。

【答案】2C+SiO2

Si+2CO↑

制半导体材料4FeS2+11O2

2Fe2O3+8SO2消费中心将气体C通入品红溶液中，溶液褪色，将溶液加热，又恢复红色三角锥形生成的NO气体被氧气氧化生成NO2，NO2与水反应生成的硝酸与NH3反应而产生大量白烟3NO=NO2+N2O

【解析】

【分析】

（1）根据常见的置换反应，A、D同主族及工业制取硅的化学反应分析．

（2）根据B为黄色固体，D为固体化合物及工业生产硫酸的原理思考．

（3）根据工业氨气催化氧化制取硝酸分析。

【详解】

：

（1）D与A同主族，A能置换出D，且该反应是重要反应，则分析元素周期表，可知A是C，D是Si，即2C+SiO2

2CO+Si．Si的原子结构示意图是

，硅单质的一种重要用途是制半导体材料；

（2）①化合物B为黄色固体，中学阶段的黄色固体化合物有AgI、硫铁矿等，能用于工业生产的只能是用黄铁矿生成浓硫酸，即A是氧气，B是FeS2，C是SO2，因此化学方程式为4FeS2+11O2

2Fe2O3+SO2；

②该反应用于工业生产硫酸，由于浓硫酸是腐蚀品，运输成本较高，且危险性大，因此建厂时应该选择在使用浓硫酸密集的地方，即工业区集中的消费中心；

③因为氯气和二氧化硫都能使品红试液褪色，所以利用二者化学性质的差别，实验室检验二氧化硫通常采用：

将气体C通入品红溶液中，溶液褪色，将溶液加热，又恢复红色；

（3）①该反应为工业生产的转化关系，又实验室做该实验有白烟，结合中学阶段氨气与挥发性酸相遇会产生白烟的知识，可知该反应是工业上氨气催化氧化制取硝酸的反应，即：

4NH3+5O2

4NO+6H2O，因此B是NH3，C是NO．氨气分子是三角锥形；

②实验室进行此反应，NO会被过量氧气氧化为NO2，进而与水反应生成硝酸，硝酸与氨气反应生成硝酸铵而产生大量白烟，即：

生成的NO气体被氧气氧化生成NO2，NO2与水反应生成的硝酸与NH3反应而产生大量白烟，故答案为生成的NO气体被氧气氧化生成NO2，NO2与水反应生成的硝酸与NH3反应而产生大量白烟；

③NO在密闭容器中一定条件下可以分解为二氧化氮和一氧化二氮，发生的反应为3NO=NO2+N2O，由于存在2NO2⇌N2O4而容器内气体的压强略小于原来的

。

9．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B是气态氢化物。

C、D是氧化物且会造成光化学烟雾污染。

写③反应的化学方程式_________。

（2）若D物质具有两性，②③反应均要用强碱溶液，④反应是通入过量的一种引起温室效应的主要气体。

写④反应离子方程式_________________________________。

（3）若A是太阳能电池用的光伏材料。

C、D为钠盐，两种物质中除钠、氧外的元素均为同一主族，且溶液均显碱性。

写出②反应的化学方程式_____________________________。

（4）若A是当今应用最广泛的金属。

④反应用到A，②⑤反应均用到同一种非金属单质。

C的溶液用于蚀刻印刷铜电路板，写出该反应的离子方程式____________________________________。

【答案】4NH3+5O2

4NO+6H2OAlO2-+2H2O+CO2=Al（OH）3↓+HCO3-Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+

【解析】

【分析】

【详解】

（1）C、D是氧化物且会造成光化学烟雾污染，氮的氧化物会造成光化学污染，所以C、D是氮的氧化物，则B是氨气；A是氮气，C为NO，D为二氧化氮，氨气与氧气催化氧化为NO和水，化学方程式为4NH3+5O2

4NO+6H2O；

（2）造成温室效应的气体是二氧化碳，若D物质具有两性，②③反应均要用强碱溶液，则A是Al，B是氧化铝，与强碱反应生成偏铝酸盐，则D是氢氧化铝，④反应是通入过量二氧化碳，生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢根离子，离子方程式为AlO2-+2H2O+CO2=Al（OH）3↓+HCO3-；

（3）太阳能电池的材料是Si，所以A是Si，C中含有Si元素，与Si同主族的元素为C，则C、D为硅酸钠和碳酸钠，碳酸钠与二氧化硅高温反应生成硅酸钠和二氧化碳，则②反应是Si与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和氢气，化学方程式为Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑；

（4）C的溶液用于蚀刻印刷铜电路板，即铁离子与Cu的反应，所以A是Fe，则C是氯化铁，B是氧化铁，②⑤反应均用到同一种非金属单质氯气，所以氯化铁与Cu反应的离子方程式为Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+。

10．铝硅合金材料性能优良。

铝土矿（含30%SiO2、40.8%Al2O3和少量Fe2O3等）

干法制取该合金的工艺如下：

（1）焙烧除铁反应：

4（NH4）2SO4+Fe2O3

2NH4Fe（SO4）2+3H2O+6NH3（少部分Al2O3发生类似反应）。

氧化物转化为硫酸盐的百分率与温度的关系如下图，最适宜焙烧温度为______________。

指出气体I的用途____________（任写一种）。

（2）操作①包括：

加水溶解、过滤_______、_________。

若所得溶液中加入过量NaOH溶液，含铝微粒发生反应的离子方程式为____________________

（3）用焦炭还原SiO2发生反应的化学方程式为_________________

【答案】300℃制氮肥或用硫酸吸收气体（氨气）循环到焙烧过程中洗涤干燥Al3++4OH-=AlO2-+2H2O2C+SiO2

2CO↑+Si

【解析】

【分析】

铝土矿（含30%SiO2、40.8%Al2O3和少量Fe2O3等）加硫酸铵焙烧，Fe2O3转化为NH4Fe（SO4）2同时生成氨气，加水溶解、过滤，滤渣为SiO2和Al2O3，用焦炭在高温条件下还原SiO2、Al2O3得到硅铝熔体，在加纯铝搅拌，得到硅铝合金，据此分析解答。

【详解】

（1）焙烧时尽可能是氧化铁反应，而氧化铝不反应，由图可知在300℃时，氧化铁转化为硫酸盐的百分率很高，而氧化铝转化为硫酸盐的百分率最低，所以最适宜焙烧温度为300℃；

气体Ⅰ为氨气，氨气可以用于制氮肥，也可以用硫酸吸收来备硫酸铵循环到焙烧过程中；

故答案为：

300℃；制氮肥或用硫酸吸收气体（氨气）循环到焙烧过程中；

（2）由流程分析可知，操作①应包括：

加水溶解、过滤、洗涤、干燥；溶液中含有铝离子与氢氧根离子生成偏铝酸根离子，其反应的离子方程式为：

Al3++4OH-=AlO2-+2H2O；

故答案为：

洗涤；干燥；Al3++4OH-=AlO2-+2H2O；

（3）在高温条件下，焦炭与SiO2反应生成Si和CO，其反应的方程式为：

2C+SiO2

2CO↑+Si，

故答案为：

2C+SiO2

2CO↑+Si。

【点睛】

本题考查了物质分离和提纯基本操作，注重信息与所学知识的结合分析解决问题，侧重知识迁移应用能力的考查，注意把握流程中发生的化学反应为解答的关键。