2020-2021備戰(zhàn)高考化學(xué)與硅及其化合物推斷題有關(guān)的壓軸題及答案解析

2020-2021備戰(zhàn)高考化學(xué)與硅及其化合物推斷題有關(guān)的壓軸題及答案解析一、硅及其化合物1．已知：甲、乙、丙、丁為常見化合物，A、B為單質(zhì)，相互轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖。其中甲是天然氣的主要成分?；卮鹣铝袉栴}：（1）丁物質(zhì)的名稱：______，丙物質(zhì)的化學(xué)式：_________________________________________。（2）檢驗化合物乙的化學(xué)方程式：___________________________________________________。（3）試劑X可能的化學(xué)式：________、________(要求：所選物質(zhì)類別不同)。（4）通過分析表明：燃料充分燃燒的條件之一是______________________________。（5）取變紅溶液于試管中加熱，觀察到的現(xiàn)象有_______________________________________。【答案】水COCO2＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋H2OO2CuO充足的氧氣紅色溶液變成紫色，有氣泡冒出【解析】【分析】甲是天然氣的主要成分，則甲是甲烷，甲與A，B與A能燃燒，則A是氧氣，丁電解生成A、B，則B是氫氣，丁是水，乙與水加入紫色石蕊試液后溶液變紅，則乙是二氧化碳，丙與乙可以相互轉(zhuǎn)化，則丙是一氧化碳，據(jù)此分析解答?！驹斀狻?1)根據(jù)分析可知丁是水，丙是CO，故答案為：水；CO；(2)檢驗二氧化碳的方法是將氣體通入澄清石灰水，反應(yīng)方程式為：CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O；(3)由丙轉(zhuǎn)化到乙，則試劑X可以是氧氣，也可以是氧化銅等物質(zhì)，所屬的類別分別是單質(zhì)和氧化物；故答案為：O2；CuO；(4)通過分析表明:燃料充分燃燒的條件之一是要有充足的氧氣；故答案為：充足的氧氣；(5)取變紅溶液于試管中加熱會發(fā)生碳酸分解的過程，故可以觀察到的現(xiàn)象是紅色溶液變成紫色，有氣泡冒出；故答案為：紅色溶液變成紫色，有氣泡冒出。2．有一種礦石，經(jīng)測定含有鎂、硅、氧三種元素且它們的質(zhì)量比為12∶7∶16。(1)用鹽的組成表示其化學(xué)式：___________。(2)用氧化物的組成表示其化學(xué)式：_______。(3)該礦石的成分屬于________(填物質(zhì)的分類)。(4)寫出該礦石(氧化物形式)與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：______?！敬鸢浮縈g2SiO42MgO·SiO2硅酸鹽2MgO·SiO2＋4HCl=2MgCl2＋2H2O＋SiO2【解析】【分析】根據(jù)n=及原子個數(shù)比=原子的物質(zhì)的量之比進(jìn)行計算，得出正確結(jié)論；由金屬離子和酸根離子組成的化合物屬于鹽?！驹斀狻挎V、硅、氧的質(zhì)量比為12：7：16，則鎂、硅、氧的原子個數(shù)比為::=2:1:4(1)該礦石用鹽的組成可表示為：Mg2SiO4；(2)該礦石用氧化物的組成可表示為：2MgO?SiO2(3)Mg2SiO4屬于鹽類，且屬于硅酸鹽；(4)Mg2SiO4溶于與稀鹽酸生成MgCl2和SiO2，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2MgO·SiO2＋4HCl=2MgCl2＋2H2O＋SiO2?！军c(diǎn)睛】硅酸鹽由鹽的書寫改寫為氧化物的形式為：活潑金屬氧化物?較活潑金屬氧化物?二氧化硅?水的順序書寫；注意：①氧化物之間以“?”隔開；②系數(shù)配置出現(xiàn)的分?jǐn)?shù)應(yīng)化為整數(shù)；③金屬氧化物在前(活潑金屬氧化物→較活潑金屬氧化物)，非金屬氧化物在后。3．有A、B、C三種不溶于水的固體。A是某元素的一種單質(zhì)，它在氧氣中完全燃燒得到一種無色氣體，此氣體能使澄清石灰水變渾濁，另外測得這種氣體密度為同溫、同壓下氧氣密度的1.375倍。B固體能溶于熱氫氧化鈉溶液，再往所得溶液中加入過量鹽酸時，析出白色膠狀沉淀D。此沉淀干燥后，成為不溶于水的白色粉末，這是一種比碳酸酸性還弱的酸。將B與石灰石、純堿按比例混合加熱得到C，C在高溫時軟化，無固定熔點(diǎn)。（1）根據(jù)以上事實，形成單質(zhì)A的元素名稱為__，C的名稱為__。（2）B固體溶于熱氫氧化鈉溶液的化學(xué)方程式是__。（3）生成白色膠狀沉淀D的化學(xué)方程式是__。（4）由B制取C的化學(xué)方程式是__。【答案】碳普通玻璃SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2ONa2SiO3＋2HCl=2NaCl＋H2SiO3↓Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑、CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑【解析】【分析】A是某元素的一種單質(zhì)，它在氧氣中完全燃燒得到一種無色氣體，此氣體能使澄清石灰水變渾濁，這種氣體為氧氣密度的1.375倍(標(biāo)準(zhǔn)狀況)的氣體，則該氣體的相對分子質(zhì)量=32×1.375=44，應(yīng)是CO2，所以A為碳，B固體能溶于熱氫氧化鈉溶液，再往所得溶液中加入過量鹽酸時，析出白色膠狀沉淀，此沉淀干燥后，成為不溶于水的白色粉末，這是一種比碳酸酸性還弱的酸，則該酸應(yīng)為硅酸，將B與石灰石、純堿按比例混合加熱得到C，C在高溫時軟化，無固定熔點(diǎn)，該反應(yīng)為工業(yè)制普通玻璃的反應(yīng)，所以B為SiO2，C為普通玻璃，據(jù)此答題。【詳解】A燃燒后生成的氣體的相對分子質(zhì)量為32×1.375＝44，且能使澄清石灰水變渾濁，該氣體是二氧化碳，則A為碳元素的一種單質(zhì)。B物質(zhì)能與氫氧化鈉反應(yīng)，且能繼續(xù)與過量的鹽酸反應(yīng)生成一種比碳酸還弱的酸，則B為二氧化硅。二氧化硅與石灰石、純堿混合加熱生成的C在高溫時軟化且無固定熔點(diǎn)，可推知C為普通玻璃；(1)根據(jù)以上事實，形成單質(zhì)A的元素名稱為碳，C的名稱為普通玻璃；(2)B為SiO2，其溶于熱氫氧化鈉溶液的化學(xué)方程式是SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O；(3)在Na2SiO3溶液中滴加稀HCl，生成白色膠狀沉淀H2SiO3的化學(xué)方程式是Na2SiO3＋2HCl=2NaCl＋H2SiO3↓；(4)由SiO2制取普通玻璃的化學(xué)方程式是Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑、CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑。4．短周期主族元素X、Y、Z、W原子序數(shù)依次增大，X、Z、W均可形成酸性氧化物。X的一種氫化物分子空間構(gòu)型為三角錐型，YW是氯堿工業(yè)的主要原料，Z的最外層電子數(shù)為4，請回答以下問題：(1)表示氯堿工業(yè)生產(chǎn)原理的化學(xué)方程式為____________________________________。(2)X的另一種氫化物X2H4可作為火箭推進(jìn)器燃料，其結(jié)構(gòu)式為__________________。(3)Y的氧化物中，有一種既含離子鍵又含共價鍵，該氧化物的電子式為___________。(4)Z的氧化物屬于晶體，工業(yè)制備Z單質(zhì)的化學(xué)方程式為________________________。(5)W單質(zhì)是毒性很大的窒息性氣體。工業(yè)上用X氣態(tài)氫化物的濃溶液檢驗W單質(zhì)是否泄露，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式_________________________________________。【答案】2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑2C+SiO22CO↑+Si8NH3+3Cl2=6NH4Cl+N2【解析】【分析】短周期主族元素X、Y、Z、W原子序數(shù)依次增大，X、Z、W均可形成酸性氧化物。X的一種氫化物分子空間構(gòu)型為三角錐型，該氫化物為氨氣，在X為N元素；YW是氯堿工業(yè)的主要原料，該物質(zhì)為NaCl，則Y為Na、W為Cl元素；Z的最外層電子數(shù)為4，原子序數(shù)大于Na，則Z為Si元素，據(jù)此進(jìn)行解答?！驹斀狻扛鶕?jù)分析可知，X為N元素，Y為Na，Z為Si，W為Cl元素。(1)氯堿工業(yè)中電解飽和食鹽水生成氫氧化鈉、氫氣和氯氣，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑；(2)X2H4為N2H4，其結(jié)構(gòu)簡式為NH2-NH2，每個氮原子形成三個化學(xué)鍵，N2H4的結(jié)構(gòu)式為；(3)Na的氧化物中既含離子鍵又含共價鍵的為過氧化鈉，過氧化鈉為離子化合物，其電子式為；(4)Z為Si元素，其氧化物為SiO2，二氧化硅屬于原子晶體；工業(yè)上用碳與二氧化硅在高溫下反應(yīng)制取硅，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2C+SiO22CO↑+Si；(5)W單質(zhì)為氯氣，氯氣是毒性很大的窒息性氣體，X氣態(tài)氫化物為氨氣，氯氣與氨氣反應(yīng)生成氯化銨和氮?dú)猓Y(jié)合電子守恒、質(zhì)量守恒配平該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：8NH3+3Cl2=6NH4Cl+N2?！军c(diǎn)睛】本題考查元素周期表、元素周期律的應(yīng)用的知識，推斷元素為解答關(guān)鍵，注意掌握元素周期律內(nèi)容及常見化學(xué)用語的書寫原則，物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)及物理性質(zhì)，試題培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)以致用的能力。5．為探究某固體X(僅含兩種短周期元素)的組成和性質(zhì)。設(shè)計并完成如下實驗：已知：氣體A為氫化物，固體B是光導(dǎo)纖維的主要成分，固體E為耐高溫材料。請回答：(1)固體X的化學(xué)式為__________。(2)寫出反應(yīng)C→D的離子方程式__________。(3)已知NH3與氣體A在一定條件下反應(yīng)后可得到一種耐高溫材料(僅含兩種元素，摩爾質(zhì)量為140g·mol－1)和H2，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式__________?！敬鸢浮縈g2SiMg2++2OH－=Mg(OH)2↓3SiH4+4NH3=Si3N4+12H2↑【解析】【分析】固體B是光導(dǎo)纖維的主要成分，則為二氧化硅，硅元素的質(zhì)量為=5.6g，根據(jù)逆分析法可知，A中含硅元素，又為氫化物，則推出A為SiH4；固體E為耐高溫材料，根據(jù)逆推法結(jié)合過量氫氧化鈉溶液可知，該耐高溫材料不是氧化鋁，而應(yīng)為氧化鎂，鎂元素的質(zhì)量為=9.6g，白色沉淀為氫氧化鎂，溶液C為硫酸鎂溶液，根據(jù)元素守恒可知，固體X含鎂與硅元素，且原子個數(shù)比為:=2:1，應(yīng)為Mg2Si，據(jù)此分析作答?！驹斀狻浚?）依據(jù)上述分析可知，固體X為Mg2Si，故答案為Mg2Si；（2）C→D是硫酸鎂與過量氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化鎂的過程，其離子方程式為：Mg2++2OH－==Mg(OH)2↓，故答案為Mg2++2OH－==Mg(OH)2↓；（3）NH3與SiH4在一定條件下反應(yīng)后可得到的一種耐高溫材料中含N與Si，僅含兩種元素，摩爾質(zhì)量為140g·mol－1，則該化合物為Si3N4和H2，其化學(xué)方程式為：3SiH4+4NH3==Si3N4+12H2↑，故答案為3SiH4+4NH3==Si3N4+12H2↑?！军c(diǎn)睛】需要注意的是，該題中的過量的氫氧化鈉條件，若溶液C為鋁離子，則不會得到白色沉淀，而會轉(zhuǎn)化為偏鋁酸鈉，學(xué)生要熟練掌握反應(yīng)物的用量對產(chǎn)物的影響效果。6．設(shè)計如下實驗探究橄欖石（僅含三種短周期元素）的組成和性質(zhì)。（1）橄欖石的組成元素是O和____、____（填元素符號），化學(xué)式為__________。（2）寫出白色粉末A的一種用途：__________________________。（3）白色粉末A溶于NaOH溶液的離子方程式是_________________________________?！敬鸢浮縈gSi2MgO·SiO2光導(dǎo)纖維等合理即可SiO2+2OH-=SiO32-+H2O【解析】【分析】【詳解】橄欖石與鹽酸反應(yīng)后生成了白色膠狀沉淀，推知該膠狀沉淀為硅酸，灼燒后生成二氧化硅，質(zhì)量為1.8g，則物質(zhì)的量為，二氧化硅能溶于NaOH溶液生成Na2SiO3，橄欖石與過量鹽酸反應(yīng)后的無色溶液，與過量的NaOH溶液反應(yīng)后，生成白色沉淀，該沉淀應(yīng)是Mg(OH)2，質(zhì)量為3.48g，則物質(zhì)的量為，因此該化合物中，硅元素與鎂元素的物質(zhì)的量之比為1：2，因此橄欖石的化學(xué)式為：2MgO·SiO2；（1）根據(jù)以上分析可知，橄欖石的組成元素是O和Mg、Si，化學(xué)式為2MgO·SiO2，本題答案為：Mg；Si；2MgO·SiO2；（2）白色粉末為二氧化硅，用途有：制造玻璃、石英玻璃、水玻璃、光導(dǎo)纖維、電子工業(yè)的重要部件、光學(xué)儀器、工藝品和耐火材料的原料，本題答案為：光導(dǎo)纖維等；（3）白色粉未為二氧化硅，與NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式為：SiO2+2OH-=SiO32-+H2O，本題答案為：SiO2+2OH-=SiO32-+H2O。7．鐵橄欖石是天然的鐵礦石，由實驗測得鐵橄欖石的摩爾質(zhì)量為204g·mol-1，其中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為54.9%，可以通過如下反應(yīng)和相應(yīng)的數(shù)據(jù)推知它的化學(xué)式。其中A~J是中學(xué)化學(xué)中的常見物質(zhì)，G是一種紅褐色固體，D是一種難溶于水的含氧酸，J是一種主要的溫室氣體，A為強(qiáng)堿，其焰色反應(yīng)呈黃色，E和B分別與酸化的硝酸銀溶液反應(yīng)時的實驗現(xiàn)象相同，均有白色沉淀產(chǎn)生，流程中的部分生成物已略去?；卮鹣铝袉栴}：（1）A的電子式：__________________。（2）鐵橄欖石的化學(xué)式：__________________。（3）寫出H→G的化學(xué)方程式：__________________?！敬鸢浮縁e2SiO4或2FeO?SiO24Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3【解析】A~J是中學(xué)化學(xué)中的常見物質(zhì)，G是一種紅褐色固體，G為氫氧化鐵，則H為氫氧化亞鐵，F(xiàn)中含有鐵離子，D是一種難溶于水的含氧酸，D為硅酸，J是一種主要的溫室氣體，J為二氧化碳，A為強(qiáng)堿，其焰色反應(yīng)呈黃色，A為氫氧化鈉，則D為二氧化硅，E和B分別與酸化的硝酸銀溶液反應(yīng)時的實驗現(xiàn)象相同，均有白色沉淀產(chǎn)生，則B為鹽酸，E為氯氣，因此F為氯化鐵，C為氯化亞鐵。根據(jù)上述分析，鐵橄欖石屬于硅酸鹽，且含有亞鐵離子，設(shè)鐵橄欖石的化學(xué)式為xFeO·ySiO2，摩爾質(zhì)量為204g·mol-1，其中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為54.9%，則x==2，因此y==1，因此鐵橄欖石化學(xué)式為2FeO?SiO2。(1)A為氫氧化鈉，電子式為，故答案為；(2)鐵橄欖石的化學(xué)式為2FeO?SiO2，故答案為2FeO?SiO2；(3)H→G的化學(xué)方程式為4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，故答案為4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。8．甲、乙分別是兩種主族元素形成的氧化物，它們廣泛存在于地殼中，均不溶于水，且都有如下相同的轉(zhuǎn)化關(guān)系，不同之處是乙對應(yīng)的轉(zhuǎn)化過程中需控制鹽酸用量，若鹽酸過量則得不到白色沉淀B。(1)寫出甲、乙的化學(xué)式：甲_______,乙_______；(2)寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式：甲+NaOH溶液_______,乙+NaOH溶液_______；(3)分別寫出甲、乙對應(yīng)的A溶液與過量鹽酸反應(yīng)的離子方程式：甲_______乙_______(4)若將5.1g乙溶于適量的鹽酸（二者恰好完全反應(yīng)）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、乙分別是兩種主族元素形成的氧化物，均不溶于水，且都有如圖的轉(zhuǎn)化關(guān)系，不同之處是乙對應(yīng)的轉(zhuǎn)化過程中需控制鹽酸用量，若鹽酸過量則得不到白色沉淀B，可推出甲是二氧化硅、乙是氧化鋁。二氧化硅與氫氧化鈉反應(yīng)生成硅酸鈉和水，硅酸鈉與鹽酸反應(yīng)生成硅酸沉淀；氧化鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉，偏鋁酸鈉和少量鹽酸反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀?！驹斀狻?1)根據(jù)以上分析，甲為SiO2、乙為Al2O3；(2)二氧化硅與NaOH溶液反應(yīng)生成硅酸鈉和水，反應(yīng)方程式是SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O；氧化鋁和NaOH溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和水，反應(yīng)化學(xué)方程式是Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O；(3)甲對應(yīng)的A是Na2SiO3，Na2SiO3與過量鹽酸反應(yīng)生成硅酸沉淀和氯化鈉，反應(yīng)離子方程式是SiO32-+2H+＝H2SiO3↓；乙對應(yīng)的A是偏鋁酸鈉，偏鋁酸鈉與過量鹽酸反應(yīng)生成氯化鋁和氯化鈉，反應(yīng)的離子方程式是AlO2-+4H+=Al3++2H2O；(4)5.1g氧化鋁的物質(zhì)的量是，n(Al3+)=0.1mol，n(NH3H2O)=0.175L×2mol.L－1=0.35mol，氨水過量，氯化鋁與過量氨水反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀，根據(jù)鋁元素守恒，生成氫氧化鋁的物質(zhì)的量是0.1mol，質(zhì)量是0.1mol×78g/mol=7.8g。9．（14分）某新型無機(jī)非金屬材料K由兩種非金屬元素組成，它是一種超硬物質(zhì)，具有耐磨、耐腐蝕、抗冷熱沖擊、抗氧化的特性。它是以中學(xué)化學(xué)中常見物質(zhì)為原料來生產(chǎn)的，圖中C、M、K均含A元素，M的分子式為A（NH2）4；E為不含A元素的氫化物，在空氣中易形成白霧；G、F均為難溶于水的白色沉淀，H為氧化物，J為氣體；其余物質(zhì)均為中學(xué)化學(xué)中常見物質(zhì)。（提示：NH3和H2O的化學(xué)性質(zhì)在某些方面相似）請回答下列問題：（1）寫出指定物質(zhì)的化學(xué)式：A，C，F(xiàn)。（2）K的化學(xué)式為。（3）寫出圖中下列序號的化學(xué)方程式：反應(yīng)④；反應(yīng)⑤。（4）寫出圖中反應(yīng)⑥的離子方程式：?！敬鸢浮浚?4分）（1）Si（2分）；SiCl4（2分）；H2SiO3（H4SiO4）（2分）；（2）Si3N4（2分）（3）④Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑（2分）⑤SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O（2分）（4）⑥SiO32－＋2CO2＋2H2O＝H2SiO3↓＋2HCO3－（2分）【解析】試題分析：根據(jù)題中各種物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，F(xiàn)均為難溶于水的白色沉淀，H為氧化物，H與NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生I，I與過量的CO2發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生F，，數(shù)目F是弱酸，而且不穩(wěn)定，受熱發(fā)生分解反應(yīng)，結(jié)合化合物A可謂形成四個共價鍵可知A元素為Si價化合物，C、H、K均含有A元素，K抗腐蝕能力強(qiáng)，氮溶液被氫氟酸腐蝕，數(shù)目K中含有Si元素，由此可取代A是Si，H是SiO2，I是Na2SiO3，則F是H2SiO3，E為不含A元素的氫化物，在空氣中易形成白霧；E與AgNO3溶液發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生的F為難溶于水的白色沉淀，則F是AgCl，E是HCl，所以B是Cl2。C是SiCl4，SiCl4與過量的NH3發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生M是Si3N4，K是含有Si元素的兩種短周期元素組成的新型無機(jī)非金屬材料，具有超硬物質(zhì)，具有耐磨、耐腐蝕、抗冷熱沖擊、抗氧化的特性。則K是Si3N4。（1）A物質(zhì)的化學(xué)式：是Si；C化學(xué)式是SiCl4，F(xiàn)是H2SiO3，（2）K的化學(xué)式為Si3N4；（3）圖中Si可以與NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，反應(yīng)④的化學(xué)方程式是：Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑；反應(yīng)⑤是酸性氧化物SiO2與堿NaOH發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生鹽和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式是：SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O；（4）由于酸性H2CO3>H2SiO3，因此硅酸鹽與碳酸發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生硅酸，由于CO2過量，因此反應(yīng)產(chǎn)生的碳酸鹽是酸式鹽，圖中反應(yīng)⑥是的離子方程式SiO32－＋2CO2＋2H2O＝H2SiO3↓＋2HCO3－【考點(diǎn)定位】考查了物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系和判斷、物質(zhì)化學(xué)式、化學(xué)方程式和離子方程式的書寫的知識?！久麕燑c(diǎn)睛】本題是無機(jī)元素及化合物的推