2020-2021備戰(zhàn)高考化學-硅及其化合物推斷題的綜合壓軸題專題復習及答案

2020-2021備戰(zhàn)高考化學—硅及其化合物推斷題的綜合壓軸題專題復習及答案一、硅及其化合物1．A、B、C、D、E五種物質之間的相互轉換關系如圖所示。已知：A為單質，可用于制造計算機芯片，E為無色有毒氣體?；卮鹣铝袉栴}：（1）B在物質分類上屬于___(填“酸性氧化物”或“堿性氧化物”)。（2）反應①的化學方程式為___。（3）反應②的化學方程式為___。（4）在D的溶液中通入過量CO2氣體的離子方程式為___。【答案】酸性氧化物SiO2+2CSi+2CO↑SiO2+CaOCaSiO3SiO32-+2H2O+2CO2=2HCO3-+H2SiO3↓【解析】【分析】A為單質，可用于制造計算機芯片，則A為Si，E為無色有毒氣體，結合轉化關系可知，B為SiO2，SiO2與碳反應生成Si、CO，所以E為CO；SiO2與CaO反應生成C為CaSiO3；SiO2與NaOH反應生成Na2SiO3和水。據(jù)此解答。【詳解】（1）B為SiO2，能與堿反應生成鹽和水，屬于酸性氧化物，故答案為：酸性氧化物；（2）反應①是SiO2與C反應生成Si、CO，其化學反應方程式為：SiO2+2CSi+2CO↑，故答案為：SiO2+2CSi+2CO↑；（3）反應②是SiO2與CaO反應生成CaSiO3，其化學反應方程式為：SiO2+CaOCaSiO3，故答案為：SiO2+CaOCaSiO3；（4）D為Na2SiO3，其溶液中通入過量CO2，其化學反應方程式為：Na2SiO3+2H2O+2CO2＝2NaHCO3+H2SiO3↓，其離子方程式為：SiO32-+2H2O+2CO2=2HCO3-+H2SiO3↓，故答案為：SiO32-+2H2O+2CO2=2HCO3-+H2SiO3↓。2．探究無機鹽X（僅含三種短周期元素）的組成和性質，設計并完成如下實驗：請回答：（1）X的化學式是____。（2）白色粉末溶于氫氧化鈉溶液的離子方程式是____。（3）高溫條件下白色粉末與焦炭發(fā)生置換反應，寫出該反應的化學方程式____?！敬鸢浮縈g2SiO4或2MgO·SiO2SiO2＋2OH－=SiO32－＋H2OSiO2＋2CSi＋2CO↑【解析】【詳解】無機鹽X（僅含三種短周期元素），加入過量鹽酸溶解，離心分離得到白色膠狀物沉淀和無色溶液，白色膠狀沉淀為硅酸，白色沉淀充分灼燒得到白色粉末1.80g為SiO2，物質的量=1.8g÷60g/mol=0.03mol，溶于氫氧化鈉溶液得到無色溶液為硅酸鈉溶液，說明無機鹽中含硅酸根離子或原硅酸根離子，物質的量為0.03mol，若為硅酸根離子其質量=0.03mol×76g/mol=2.28g，金屬質量=4.20g-2.28g=1.92g，無色溶液中加入過量氫氧化鈉溶液生成白色沉淀則判斷為Mg（OH）2，金屬離子物質的量=3.48g÷58g/mol＝0.06mol，質量為0.06mol×24g/mol=1.44g，不符合，則應為原硅酸根，物質的量為0.03mol，質量=0.03mol×92g/mol=2.76g，金屬質量4.20g-2.76g=1.44g，物質的量=1.44g÷24g/mol=0.06mol，得到X為Mg2SiO4，則（1）X的化學式是Mg2SiO4或2MgO·SiO2。（2）白色粉末溶于氫氧化鈉溶液的離子方程式是SiO2＋2OH－=SiO32－＋H2O。（3）高溫條件下白色粉末與焦炭發(fā)生置換反應，該反應的化學方程式SiO2＋2CSi＋2CO↑。3．為探究某固體X(僅含兩種短周期元素)的組成和性質。設計并完成如下實驗：已知：氣體A為氫化物，固體B是光導纖維的主要成分，固體E為耐高溫材料。請回答：(1)固體X的化學式為__________。(2)寫出反應C→D的離子方程式__________。(3)已知NH3與氣體A在一定條件下反應后可得到一種耐高溫材料(僅含兩種元素，摩爾質量為140g·mol－1)和H2，寫出該反應的化學方程式__________?！敬鸢浮縈g2SiMg2++2OH－=Mg(OH)2↓3SiH4+4NH3=Si3N4+12H2↑【解析】【分析】固體B是光導纖維的主要成分，則為二氧化硅，硅元素的質量為=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)逆推法結合過量氫氧化鈉溶液可知，該耐高溫材料不是氧化鋁，而應為氧化鎂，鎂元素的質量為=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，應為Mg2Si，據(jù)此分析作答。【詳解】（1）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，摩爾質量為140g·mol－1，則該化合物為Si3N4和H2，其化學方程式為：3SiH4+4NH3==Si3N4+12H2↑，故答案為3SiH4+4NH3==Si3N4+12H2↑?！军c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，而會轉化為偏鋁酸鈉，學生要熟練掌握反應物的用量對產物的影響效果。4．含A元素的一種單質是一種重要的半導體材料，含A元素的一種化合物C可用于制造高性能的現(xiàn)代通訊材料——光導纖維，C與燒堿反應生成含A元素的化合物D。(1)A的原子結構示意圖為________，A與碳在原子的電子層結構上的相同點是________________________________________________________。(2)易與C發(fā)生化學反應的酸是_________(寫名稱)，反應的化學方程式是_______________________________。(3)將C與純堿混合高溫熔融時也發(fā)生化學反應生成D①寫出該反應的化學方程式：___________________________________________。②要將純堿高溫熔化，下列坩堝中可選用的是________。A．普通玻璃坩堝B．石英玻璃坩堝C．鐵坩堝(4)100gC與石灰石的混合物充分反應后，生成的氣體在標準狀況下的體積為11.2L,100g混合物中石灰石的質量分數(shù)是________?！敬鸢浮孔钔鈱泳?個電子，最內層均有2個電子氫氟酸SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2OSiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑C50%【解析】試題分析：本題考查無機推斷、側重硅元素的單質及其化合物性質的考查、化學計算。含A元素的一種單質是一種重要的半導體材料，含A元素的一種化合物C可用于制造光導纖維，則A為硅元素，C為SiO2；C（SiO2）與燒堿反應生成Na2SiO3和H2O，含A元素的化合物D為Na2SiO3。（1）A為Si，Si原子的核電荷數(shù)為14，Si原子核外有14個電子，根據(jù)原子核外電子排布規(guī)律，A的原子結構示意圖為。碳的原子結構示意圖為，硅原子與碳原子的電子層結構上的相同點是：最外層均有4個電子，最內層均有2個電子。（2）C為SiO2，易與SiO2發(fā)生化學反應的酸是氫氟酸，SiO2與HF反應生成SiF4和H2O，反應的化學方程式為SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O。（3）①SiO2與純堿高溫熔融時反應生成Na2SiO3和CO2，反應的化學方程式為SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑。②A，普通玻璃的成分為Na2SiO3、CaSiO3和SiO2，SiO2與純堿高溫下反應生成Na2SiO3和CO2，不能選用普通玻璃坩堝熔化純堿；B，石英玻璃的成分為SiO2，SiO2與純堿高溫下反應生成Na2SiO3和CO2，不能選用石英玻璃坩堝熔化純堿；C，鐵與Na2CO3高溫不反應，可選用鐵坩堝熔化純堿；答案選C。（4）SiO2與石灰石的混合物充分反應，可能發(fā)生的反應有SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑、CaCO3CaO+CO2↑，根據(jù)C守恒，n（CaCO3）=n（CO2）==0.5mol，m（CaCO3）=0.5mol100g/mol=50g，100g混合物中石灰石的質量分數(shù)為100%=50%。5．A、B、C、D、E代表單質或化合物，它們之間的相互轉換關系如下圖所示。A為地殼中含量僅次于氧的非金屬元素的單質。請?zhí)羁眨海?）寫出物質C的化學式。（2）寫出B和碳高溫反應生成A和E的化學方程式是。（3）寫出B→D反應的離子反應方程式。【答案】（1）CaSiO3（2）SiO2+2CSi+2CO↑（3）SiO2+2OHˉ=SiO32ˉ+H2O【解析】A為地殼中含量僅次于氧的非金屬元素的單質，A是硅；二氧化硅與碳單質反應生成硅和CO，E是CO、B是SiO2；SiO2與氧化鈣高溫生成硅酸鈣，C是硅酸鈣；SiO2與氫氧化鈉溶液反應生成硅酸鈉和水，D是硅酸鈉。（1）根據(jù)以上分析可知可知物質C的化學式為CaSiO3。（2）SiO2和碳高溫反應生成硅和CO的化學方程式是SiO2+2CSi+2CO↑。（3）B→D反應的離子反應方程式SiO2+2OHˉ＝SiO32ˉ+H2O。6．（1）X、Y、Z都是短周期元素的單質，X元素原子的最外層電子數(shù)是其次外層電子數(shù)的2倍；Y元素有兩種常見單質，二者質量相等時其物質的量之比為3：2；Z元素原子的次外層電子數(shù)是其最外層電子數(shù)的4倍。則：①寫出化合物甲的電子式___________________；②寫出Z與甲反應的化學方程式_______________________________________________；（2）X、Y、Z都是非金屬單質，X是原子晶體，Y、Z都是分子晶體，X、Y都能與強堿溶液反應；乙的水溶液是工業(yè)三酸之一，也是實驗室常用試劑。則：①寫出X與NaOH溶液反應的離子方程式________________________________________；②在①所得溶液中加入乙的溶液，觀察到的現(xiàn)象___________________________________（3）.X、Z是常見金屬，Z與甲的反應只有在高溫下才能進行，甲是一種具有磁性的化合物，乙在工業(yè)上常用于制取Z單質。則：①寫出乙與NaOH溶液反應的化學方程式______________________________________；②將等物質的量的X和Z分別與足量的稀硫酸反應，當兩種金屬完全溶解后，得到氣體的質量之比是____________________________?！敬鸢浮?Mg+CO22MgO+CSi＋2OH－＋H2O＝SiO32－+2H2↑產生白色膠狀沉淀Al2O3＋2NaOH＝2NaAlO2＋H2O2:3【解析】【分析】（1）根據(jù)X、Y、Z都是短周期元素的單質，X元素原子的最外層電子數(shù)是其次外層電子數(shù)的2倍，X為C；Y元素有兩種常見單質，二者質量相等時其物質的量之比為3：2，所以Y為O，氧元素形成的單質為O2和O3；Z元素原子的次外層電子數(shù)是其最外層電子數(shù)的4倍，Z為Mg；碳和氧氣反應生成二氧化碳（甲）；氧氣與鎂反應生成氧化鎂（乙），鎂與二氧化碳反應生成氧化鎂和碳，以上推斷符合圖示轉化關系；據(jù)以上分析進行解答；（2）X、Y、Z都是非金屬單質，X是原子晶體，X能與強堿溶液反應，所以X為硅；乙的水溶液是工業(yè)三酸之一，也是實驗室常用試劑，所以乙是氯化氫，則Y是氯原子，Z是氫元素，氯氣、氫氣的固體均屬于分子晶體，符合題意；據(jù)以上分析進行解答；（3）甲是一種具有磁性的化合物，則甲是四氧化三鐵，乙在工業(yè)上常用于制取Z單質，所以Z是鋁，X是鐵，乙是氧化鋁，Y是氧氣，符合上述轉化關系；據(jù)以上分析進行解答?！驹斀狻浚?）根據(jù)X、Y、Z都是短周期元素的單質，X元素原子的最外層電子數(shù)是其次外層電子數(shù)的2倍，X為C；Y元素有兩種常見單質，二者質量相等時其物質的量之比為3：2，所以Y為O，氧元素形成的單質為O2和O3；Z元素原子的次外層電子數(shù)是其最外層電子數(shù)的4倍，Z為Mg；碳和氧氣反應生成二氧化碳（甲）；氧氣與鎂反應生成氧化鎂（乙），鎂與二氧化碳反應生成氧化鎂和碳，以上推斷符合圖示轉化關系；①二氧化碳為共價化合物，碳氧原子間形成共價鍵，電子式；綜上所述所，本題正確答案：；②鎂與二氧化碳反應生成氧化鎂和碳，反應的化學方程式：2Mg+CO22MgO+C；綜上所述所，本題正確答案：2Mg+CO22MgO+C；（2）X、Y、Z都是非金屬單質，X是原子晶體，X能與強堿溶液反應，所以X為硅；乙的水溶液是工業(yè)三酸之一，也是實驗室常用試劑，所以乙是氯化氫，則Y是氯原子，Z是氫元素，氯氣、氫氣的固體均屬于分子晶體，符合題意；①硅與NaOH溶液反應生成硅酸鈉和氫氣，離子方程式為：Si＋2OH－＋H2O＝SiO32－+2H2↑；綜上所述所，本題正確答案：Si＋2OH－＋H2O＝SiO32－+2H2↑；②由于鹽酸的酸性大于硅酸，所以硅酸鈉溶液中加入鹽酸，反應生成硅酸白色膠狀沉淀和氯化鈉，因此可觀察到產生白色膠狀沉淀生成；綜上所述所，本題正確答案：白色膠狀沉淀生成；（3）甲是一種具有磁性的化合物，則甲是四氧化三鐵，乙在工業(yè)上常用于制取Z單質，所以Z是鋁，X是鐵，乙是氧化鋁，Y是氧氣，符合上述轉化關系；

①氧化鋁與NaOH溶液反應生成偏鋁酸鈉和水，反應的化學方程式為：Al2O3＋2NaOH＝2NaAlO2＋H2O；

綜上所述所，本題正確答案：Al2O3＋2NaOH＝2NaAlO2＋H2O；

②已知反應Fe+H2SO4=FeSO4+H2，2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2；根據(jù)反應關系可知，將等物質的量的鐵和鋁分別與足量的稀硫酸反應，當兩種金屬完全溶解后，生成氫氣的量之比為：1：1.5，質量之比是1:1.5，整理為2:3；綜上所述所，本題正確答案：2:3。7．某固體混合物X可能由Na2O2、Al2O3、Fe2O3、Cu、SiO2中的一種或幾種物質組成。為確定X的成分，進行了如下三個實驗。分析并回答下列問題：（1）由實驗①可得出的結論為：_______。（2）步驟Ⅰ所發(fā)生反應的離子方程式為：__________，________。反應Ⅱ涉及固體質量變化的化學方程式為：_________。（3）由步驟Ⅲ可得出的結論為：______。（4）步驟Ⅳ所得藍色溶液中陽離子為____。（5）原混合物中各成分的質量之比是____。（不必簡化）【答案】混合物X中無Na2O2Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2OCu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O混合物X中無Al2O3H+、Cu2+、Fe2+m(Fe2O3):m（Cu）：m(SiO2)=3.2：3.2：3.0【解析】【分析】【詳解】（1）由于Na2O2能與水反應生成NaOH和O2，實驗①取4.7gX投入水中，有不溶物出現(xiàn)，過濾、洗滌、干燥、稱量不溶物，其質量仍為4.7g，得出的結論是混合物X中無Na2O2。（2）實驗②向9.4gX中加入過量的鹽酸得到藍色溶液和4.92g固體，該藍色溶液中含Cu2+，但Cu與HCl不反應，所以X中必有Fe2O3和Cu，步驟I中所發(fā)生反應的離子方程式為Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+；向4.92g固體中加入過量NaOH，固體減少4.92g-1.92g=3.0g，減少的固體為SiO2，9.4gX中含3.0gSiO2，反應II涉及固體質量變化的化學方程式為SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O。（3）實驗③向9.4gX中加入過量NaOH，固體減少9.4g-6.4g=3.0g，減少的固體的質量與SiO2的質量相等，說明溶解的物質只有SiO2、沒有Al2O3，步驟III可得出的結論是：混合物X中無Al2O3。（4）由上面的分析，步驟III得到的6.4g固體是Cu和Fe2O3的混合物，實驗③向6.4g固體中加入過量HCl得到藍色溶液和1.92g固體，發(fā)生反應的離子方程式為Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+，由于仍有固體未溶解說明Fe2O3與HCl反應生成的Fe3+不能將Cu完全溶解，1.92g固體為Cu，F(xiàn)e3+完全被還原為Fe2+，步驟IV所得藍色溶液中的陽離子為Cu2+、Fe2+和H+（H+來自過量HCl）。（5）根據(jù)上述分析，設6.4g固體中Fe2O3物質的量為y，根據(jù)反應Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+，溶解的Cu的物質的量為y，160g/moly+64g/moly+1.92g=6.4g，解得y=0.02mol，則9.4gX中含F(xiàn)e2O3的質量為0.02mol×160g/mol=3.2g、含SiO23.0g、含Cu的質量為（9.4g-3.2g-3.0g）=3.2g，則原混合物中m(Fe2O3):m（Cu）：m(SiO2)=3.2：3.2

：3.0。8．（14分）某新型無機非金屬材料K由兩種非金屬元素組成，它是一種超硬物質，具有耐磨、耐腐蝕、抗冷熱沖擊、抗氧化的特性。它是以中學化學中常見物質為原料來生產的，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；其余物質均為中學化學中常見物質。（提示：NH3和H2O的化學性質在某些方面相似）請回答下列問題：（1）寫出指定物質的化學式：A，C，F(xiàn)。（2）K的化學式為。（3）寫出圖中下列序號的化學方程式：反應④；反應⑤。（4）寫出圖中反應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)題中各種物質之間的轉化關系，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)生反應產生I，I與過量的CO2發(fā)生反應產生F，，數(shù)目F是弱酸，而且不穩(wěn)定，受熱發(fā)生分解反應，結合化合物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，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)生反應產生的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)生反應產生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非金屬材料，具有超硬物質，具有耐磨、耐腐蝕、抗冷熱沖擊、抗氧化的特性。則K是Si3N4。（1）A物質的化學式：是Si；C化學式是SiCl4，F(xiàn)是H2SiO3，（2）K的化學式為Si3N4；（3）圖中Si可以與NaOH溶液發(fā)生反應產生氫氣，反應④的化學方程式是：Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑；反應⑤是酸性氧化物SiO2與堿NaOH發(fā)生反應，產生鹽和水，反應的化學方程式是：SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O；（4）由于酸性H2CO3>H2SiO3，因此硅酸鹽與碳酸發(fā)生反應產生硅酸，由于CO2過量，因此反應產生的碳酸鹽是酸式鹽，圖中反應⑥是的離子方程式SiO32－＋2CO2＋2H2O＝H2SiO3↓＋2HCO3－【考點定位】考查了物質轉化關系和判斷、物質化學式、化學方程式和離子方程式的書寫的知識。【名師點睛】本題是無機元素及化合物的推斷題，全面考查了元素及化合物的性質及應用，要掌握元素及化合物的結構、性質、應用，同時把反應現(xiàn)象和題干信息充分結合，與材料及制取方法結合，注意物質的量的多少對反應及產物的影響。本題考查的非金屬元素N、Cl、Si元素及其化合物的性質和應用的知識。從物質之間的轉化關系中找準突破口，問題就會各個擊破，迎仍而解。9．“生活無處不化學”，回答下列問題：（1）用白醋浸泡開水壺，第二天發(fā)現(xiàn)壺內水垢消失，開水壺又光潔如新了（水垢的主要成分是碳酸鈣等）。該離子反應方程式為____________。（2）食鹽不慎灑落在天然氣的火焰上，觀察到的現(xiàn)象是_____，該變化稱為_____反應。（3）沾有水的鐵制器皿在高溫火焰上會發(fā)黑，該反應的化學方程式是____________。（4）面包在制作時會加入小蘇打，利用其加熱產生氣體的性質，可將小蘇打作為膨松劑，該反應的化學方程式是________________。（5）光導纖維、沙子、石英和瑪瑙的主要成分是__________（填化學式）。（6）賞心悅目的雕花玻璃是用__________（填名稱）對玻璃進行刻蝕而制成的。（7）使用“84”消毒液（含NaClO）時，按一定比例將它與水混合，并在空氣中浸泡一段時間，使NaClO與H2O及空氣中的CO2充分反應，以達到殺菌消毒的效果更好的目的。將該反應的離子方程式補充完整：____+____。【答案】火焰變成黃色焰色或(3Fe+2O2Fe3O4)SiO2氫氟酸HClOHCO3—【解析】【詳解】：(1)發(fā)生反應為CaCO3+2CH3COOH═(CH3COO)2Ca+H2O+CO2↑，其離子反應為CaCO3+2CH3COOH═Ca2++2CH3COO－+H2O+CO2↑，故答案為：CaCO3+2CH3COOH═Ca2++2CH3COO－+H2O+CO2↑；(2)食鹽不慎灑落在天然氣的火焰上，觀察到的現(xiàn)象是火焰變成黃色，該變化稱為焰色反應，故答案為：火焰變成黃色；焰色；(3)沾有水的鐵制器皿在高溫火焰上會發(fā)黑，該反應的化學方程式是3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2，故答案為：3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2；(4)面包在制作時會加入小蘇打，利用其加熱產生氣體的性質，可將小蘇打作為膨松劑，該反應的化學方程