1、备战高考化学压轴题专题硅及其化合物推断题的经典综合题附答案一、硅及其化合物1 某同学用某化合物X（两种短周期元素组成的纯净物）进行了如下实验：实验步骤中还观测到生成黑色固体和无色无味气体，生成的溶液可作为建筑行业的一种黏合剂。请回答：（ 1） X 的化学式是 _，步骤的离子方程式是 _。（ 2）步骤的化学方程式是 _。【答案】 Mg2SiMg2Si +4H+=SiH4 +2Mg2+SiH4 +2KMnO4=2MnO 2 +Na2 SiO3+H2 +H2O【解析】【分析】短周期元素形成的化合物中，与过量烧碱溶液生成白色沉淀，则灼烧后得到白色固体的为MgO， 4.0g 白色固体可得X 中 0.1m
2、olMg 原子，无色气体A 与高锰酸钾可生成黏合剂硅酸钾溶液，可知无色气体A 具有还原性且含有Si 元素，据此分析作答。【详解】（1）根据化合物X 7.20g 计算得到Mg原子与Si 原子个数之比为2:1，则X 的化学式为Mg2Si，在盐酸作用下会生成硅烷气体与氯化镁，故其离子方程式为：Mg 2Si+4H+=SiH4 +2Mg2+，故答案为： Mg 2Si； Mg 2Si +4H+=SiH4 +2Mg 2+；（ 2）在强氧化剂高锰酸钠的作用下，硅烷被氧化为硅酸钠与氢气，同时生成黑色固体二氧化锰，根据氧化还原反应得失电子守恒与元素守恒可得，其化学方程式为：SiH4+2KMnO4=2MnO2 +K
3、2SiO3+H2 +H2O。2 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： _ ；_ 。（3）写离子方程式： _ ； _；_。【答案】 SiO223232322322322Na SiOH SiONa CO SiONa SiO CO H SiOH O SiO2232-32-H23232-H232-2H23CO H O SiOCOSiO SiO 2OH SiOOSiOHSiO【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 Na
4、2 CO3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，为SiO2 和NaOH 的反应，可知B 为 Na SiO ，则 C 为 CO ， Na SiO 可与酸反应生成硅酸，据此答题。23223【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 SiO22323223， B 为 Na SiO ， D 为 H SiO ，故答案为： SiO；Na SiO ；23H SiO 。
5、（2） SiO2 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+Na2CO3Na2SiO3+CO2，故答案为： SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2。H2SiO3 受热分解生成SiO2 和 H2O，反应方程式为：H2SiO3H2OSiO2，故答案为：H2SiO3H2O SiO2。（3）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232223232232-32- H23，Na SiO +CO +H O H SiO +Na CO ，离子方程式为：CO H O SiO =COSiO故答案为： CO2 H2O SiO32-=CO32- H2SiO3。
6、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22322-32-22-SiO +2NaOH Na SiO +H O，离子方程式为SiO +2OH SiO +H O，故答案为： SiO +2OH SiO32-+H2O。 Na2SiO3 可与盐酸反应生成硅酸，方程式为 Na2SiO3+2HCl 2NaCl+H2SiO3，离子方程式为： SiO3 2- 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：“
7、A 是一种不溶于水的固体非金属氧化物”。3 短周期主族元素X、 Y、Z、 W 原子序数依次增大，X、 Z、 W 均可形成酸性氧化物。X 的一种氢化物分子空间构型为三角锥型，YW 是氯碱工业的主要原料，Z 的最外层电子数为4，请回答以下问题：(1)表示氯碱工业生产原理的化学方程式为_ 。(2)X 的另一种氢化物X2H4 可作为火箭推进器燃料，其结构式为_。(3)Y 的氧化物中，有一种既含离子键又含共价键，该氧化物的电子式为_。(4)Z 的氧化物属于晶体，工业制备Z 单质的化学方程式为_。(5)W单质是毒性很大的窒息性气体。工业上用X 气态氢化物的浓溶液检验W 单质是否泄露，写出反应的化学方程式_
8、 。【答案】 2NaCl+2H222O2NaOH+H+Cl2C+SiO2CO +Si8NH +3Cl =6NH Cl+N3242【解析】【分析】短周期主族元素X、Y、 Z、 W 原子序数依次增大，X、 Z、W 均可形成酸性氧化物。X 的一种氢化物分子空间构型为三角锥型，该氢化物为氨气，在X 为N 元素； YW 是氯碱工业的主要原料，该物质为NaCl，则Y为Na、 W为 Cl 元素；Z 的最外层电子数为4，原子序数大于 Na，则Z 为Si 元素，据此进行解答。【详解】根据分析可知，X 为N 元素， Y 为Na，Z 为Si， W 为Cl 元素。(1)氯碱工业中电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气和氯气
9、，该反应的化学方程式为：2NaCl+2H2O2NaOH+H2 +Cl2；(2)X2 H4 为 N2H4，其结构简式为NH2-NH2，每个氮原子形成三个化学键，N2H4 的结构式为；(3)Na 的氧化物中既含离子键又含共价键的为过氧化钠，过氧化钠为离子化合物，其电子式为；(4)Z 为 Si 元素，其氧化物为 SiO ，二氧化硅属于原子晶体；工业上用碳与二氧化硅在高温2下反应制取硅，该反应的化学方程式为：2C+SiO22CO +Si；(5)W 单质为氯气，氯气是毒性很大的窒息性气体，X 气态氢化物为氨气，氯气与氨气反应生成氯化铵和氮气，结合电子守恒、质量守恒配平该反应的化学方程式为：8NH3+3C
10、l2=6NH4Cl+N2。【点睛】本题考查元素周期表、元素周期律的应用的知识，推断元素为解答关键，注意掌握元素周期律内容及常见化学用语的书写原则，物质的化学性质及物理性质，试题培养了学生的学以致用的能力。4 请回答：已知：甲 +X乙 +Y（1）若甲、乙、X 均是化合物，Y 是单质，则Y 可能是_。（填化学式，下同）（2）若酸性XY，且甲过量，Y 是白色浑浊，则Y 是 _，乙是_。（3）若甲、乙是金属单质，X 为固体，则反应的化学方程式是_。（4）甲、乙是同主族非金属元素组成的单质，乙通常状况下是深红棕色液体。X、Y 是化合物。 X 溶液呈淡绿色，Y 的溶液能使KSCN溶液变红。将 Y 的饱和溶
11、液滴入沸水中，继续加热可得红褐色液体丙，证明丙的操作、现象及结论是_ 。单质甲、乙和Y 溶液中的阳离子氧化性由强到弱的顺序为：_。（用化学式表示）当 X 与甲 1:1充分反应的离子方程式：_ 。【答案】 O22等）23高温Al 2O3 +2Fe 一束光照射 M（ S、 NH SiO NaCl2Al+Fe2O3液体，在 M 中与光束垂直方向能看到一条光亮通路，证明M 是胶体 Cl2 Br2 Fe3+2+-23+2-2Fe +2Br +2Cl =2Fe+Br +4Cl【解析】【分析】本题主要考察常见化学物质的化学性质。【详解】（1）根据题意得：化合物+化合物 =化合物 +单质，则已学反应有：2Na
12、2 O2+2H2O=4NaOH+O2， 2Na2O2+2CO2=2Na2 CO3+O2， H2S+SO2=H2O+S，催化剂4NH 3 +6NO6H 2O+5N2 等，则 Y 可能是 O2、 S、 N2；（2）酸性 X Y，则该反应是强酸制弱酸的反应，弱酸中只有H2SiO3 是白色沉淀，所以 Y是 H2SiO3， X 可以是 HCl，甲可以是 Na2SiO3，则乙是 NaCl；（3）该化学方程式可以表示为：金属+固体化合物 =金属 +化合物，则已学反应中有：2Al+Fe2 O3高温Al 2 O3 +2Fe；（ 4）单质乙通常状况下是深红棕色液体，则乙为 Br2； X 溶液呈浅绿色，则 X 溶液
13、含Fe2+； Y 溶液能使 KSCN溶液变红，则 Y 溶液含有 Fe3+；将含 Fe3+的饱和溶液中滴入沸水中，继续加热可得液体丙Fe(OH)3 胶体，胶体具有丁达尔小莹，可用一束光照射丙液体，在该液体中与光束垂直方向能看到一条光亮通路，证明丙是胶体；由于甲 +X乙 +Y，乙为 Br2 ，甲含有 Fe2+，乙含有Fe3+，则甲为FeBr2，X 为 Cl2，Y 为FeCl3，则氧化性强弱为Cl2 Br2 Fe3+；X 与甲 1:1 充分反应的离子方程式：2Fe2+2Br-+2Cl2=2Fe3+Br2+4Cl-5已知 A 与 D 均为非金属单质，其中A 有多种同素异形体，其转化关系如下图。请回答：
14、（1）反应 为工业制粗硅原理，写出E 的化学式：。（2）反应 的化学方程式为。【答案】（ 1） CO； (2)2Mg CO22MgO C。【解析】试题分析：（1）反应 制取粗硅，常用C 和 SiO22Si 2CO， D 为的反应： 2C SiO非金属单质，则D 为 Si， E 为 CO；（ 2）C 和 O2 反应生成CO2，反应 是： CO； (2)2Mg CO22MgO C。考点：考查工业制硅、镁和CO2 的反应等知识。6（1） X、 Y、 Z 都是短周期元素的单质，X 元素原子的最外层电子数是其次外层电子数的2倍； Y 元素有两种常见单质，二者质量相等时其物质的量之比为3 ： 2； Z 元
15、素原子的次外层电子数是其最外层电子数的4 倍。则： 写出化合物甲的电子式_ ； 写出 Z 与甲反应的化学方程式_ ；（ 2） X、 Y、 Z 都是非金属单质， X 是原子晶体， Y、Z 都是分子晶体， X、 Y 都能与强碱溶液反应；乙的水溶液是工业三酸之一，也是实验室常用试剂。则： 写出 X 与 NaOH 溶液反应的离子方程式_ ； 在 所得溶液中加入乙的溶液，观察到的现象_（ 3） .X、 Z 是常见金属， Z 与甲的反应只有在高温下才能进行，甲是一种具有磁性的化合物，乙在工业上常用于制取 Z 单质。则： 写出乙与 NaOH 溶液反应的化学方程式_ ； 将等物质的量的X 和 Z 分别与足量的
16、稀硫酸反应，当两种金属完全溶解后，得到气体的质量之比是 _ 。【答案】2Mg+CO2+2H2 产生白色2MgO+C Si 2OH H2O SiO3胶状沉淀Al 2O3 2NaOH 2NaAlO2 H2O2:3【解析】【分析】（1）根据 X、 Y、 Z 都是短周期元素的单质，X 元素原子的最外层电子数是其次外层电子数的 2 倍， X 为 C； Y 元素有两种常见单质，二者质量相等时其物质的量之比为3 ： 2，所以Y 为 O，氧元素形成的单质为O2 和 O3； Z 元素原子的次外层电子数是其最外层电子数的4倍， Z 为 Mg；碳和氧气反应生成二氧化碳（甲）；氧气与镁反应生成氧化镁（乙），镁与二氧化
17、碳反应生成氧化镁和碳，以上推断符合图示转化关系；据以上分析进行解答；（2） X、 Y、 Z 都是非金属单质，X 是原子晶体， X 能与强碱溶液反应，所以X 为硅；乙的水溶液是工业三酸之一，也是实验室常用试剂，所以乙是氯化氢，则Y 是氯原子， Z 是氢元素，氯气、氢气的固体均属于分子晶体，符合题意；据以上分析进行解答；（3）甲是一种具有磁性的化合物，则甲是四氧化三铁，乙在工业上常用于制取Z 单质，所以 Z 是铝， X 是铁，乙是氧化铝，Y 是氧气，符合上述转化关系；据以上分析进行解答。【详解】（1）根据 X、 Y、 Z 都是短周期元素的单质，X 元素原子的最外层电子数是其次外层电子数的 2 倍，
18、 X 为 C； Y 元素有两种常见单质，二者质量相等时其物质的量之比为3 ： 2，所以Y 为 O，氧元素形成的单质为O2 和 O3； Z 元素原子的次外层电子数是其最外层电子数的4倍， Z 为 Mg；碳和氧气反应生成二氧化碳（甲）；氧气与镁反应生成氧化镁（乙），镁与二氧化碳反应生成氧化镁和碳，以上推断符合图示转化关系；二氧化碳为共价化合物，碳氧原子间形成共价键，电子式；综上所述所，本题正确答案：；镁与二氧化碳反应生成氧化镁和碳，反应的化学方程式：2Mg+CO2MgO+C；综上所述所，本题正确答案：2Mg+CO2MgO+C；（2） X、 Y、 Z 都是非金属单质， X 是原子晶体， X 能与强碱
19、溶液反应，所以X 为硅；乙的水溶液是工业三酸之一，也是实验室常用试剂，所以乙是氯化氢，则Y 是氯原子， Z 是氢元素，氯气、氢气的固体均属于分子晶体，符合题意；硅与 NaOH溶液反应生成硅酸钠和氢气，离子方程式为：2+2H2；Si 2OH H2O SiO3综上所述所，本题正确答案：2+2H2；Si 2OH H2O SiO3由于盐酸的酸性大于硅酸，所以硅酸钠溶液中加入盐酸，反应生成硅酸白色胶状沉淀和氯化钠，因此可观察到产生白色胶状沉淀生成；综上所述所，本题正确答案：白色胶状沉淀生成；（3）甲是一种具有磁性的化合物，则甲是四氧化三铁，乙在工业上常用于制取Z 单质，所以 Z 是铝， X 是铁，乙是氧
20、化铝， Y 是氧气，符合上述转化关系；氧化铝与 NaOH溶液反应生成偏铝酸钠和水，反应的化学方程式为：Al 2O3 2NaOH2NaAlO H O；22综上所述所，本题正确答案：Al 2O3 2NaOH2NaAlO2 H2O；已知反应Fe+H2SO4=FeSO4+H2， 2Al+3H2SO4=Al 2(SO4) 3+3H2；根据反应关系可知，将等物质的量的铁和铝分别与足量的稀硫酸反应，当两种金属完全溶解后，生成氢气的量之比为：1：1.5 ，质量之比是1:1.5，整理为2:3；综上所述所，本题正确答案：2:3 。7 A、 B、 C、 D、 E、F 六种物质的转化关系如图所示( 反应条件和部分产物
21、未标出) 。(1) 若 A 是常见的变价金属的单质， D、F 是气态单质，且反应在水溶液中进行。反应也在水溶液中进行，写出反应离子方程式是_ ，已知光照条件下D 与 F 反应生成 B，写出该反应的化学方程式为_ 。(2) 若 A、 D、 F 都是短周期非金属元素单质，且A、 D 所含元素同主族，A、 F 所含元素同周期，则反应的化学方程式为_ 。【答案】23 Cl 22HCl 2C SiO22CO Si2Fe Cl 2=2Fe 2Cl H2【解析】 （1） A 是常见的金属单质，D、 F 是气态单质，反应为置换反应，且在水溶液中进行，由转化关系可知，A 为变价金属， F 具有强氧化性，可推知
22、A 为 Fe， F 为 Cl2，故B 为 HCl、 C 为氯化亚铁、 D 为氢气、 E 为氯化铁，则：反应（在水溶液中进行）的离子方程式是： 2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl-， D 与 F 的光照条件下反应的化学方程式为： H2Cl2HCl。2（2） A、 D、 F 都是短周期元素组成的非金属单质，且A、D 所含元素同主族， A、 F 所含元素同周期， C、E、 F 为气体， C 有毒，反应为置换反应，考虑是碳与二氧化硅反应生成硅与 CO，碳与 F 反应生成 E， CO 与 F 生成 E，则 F 为氧气，验证符合转化关系，则：反应的化学方程式是 ： 2C SiO22CO Si【点睛】：本题
23、考查无机物的推断，题目信息量大，难度较大，需要学生熟练掌握常见元素化合物的性质。8 用氮化硅(Si3N4) 陶瓷代替金属制造发动机的耐热部件, 能大幅度提高发动机的热效率。工业上用化学气相沉积法制备氮化硅, 反应如下:3SiCl4 +2N 2 +6H2Si 3N4 +12HCl 。完成下列填空 :(1) 氮化硅可用于制造发动机的耐热部件, 因为它属于 _晶体。有关氮化硅的上述反应中 , 原子最外层只有一个未成对电子的元素是_( 填写元素符号 ); 属于非极性分子的化合物的电子式是_。(2) 比较 Si 和 Cl 两种元素非金属性强弱的方法是_。a. 比较两种元素的气态氢化物的沸点b. 比较两种
24、元素的原子获得一个电子时释放能量的大小c. 比较相同条件下两种元素氢化物水溶液的酸性强弱(3)Si与 Al 、 Be 具有相似的化学性质, 因为 _( 简述理由 ), 写出 Si 与强碱溶液反应的离子反应方程式: _。【答案】原子 H、 Clb 处在金属与非金属的分界线上-2-Si+2OH+H O=SiO23+2H2【解析】 （1）氮化硅是一种新型的无机非金属材料，耐高温，属于原子晶体；H、 N、 Si、 Cl 四种原子的最外层电子构型分别为1s1、 2s22p3、 3s23p2、 3s23p5，最外层未成对电子数分别为 1、 3、2、 1，所以原子最外层只有一个未成对电子的元素是H 和 Cl
25、； SiCl4为非极性分子，其电子式为：。（2）气态氢化物沸点的大小与分子间作用力及氢键有关，与非金属性无关，a 错误；原子获得一个电子时释放的能量越大，元素的非金属性越大，b 正确；最高价氧化物的水化物的酸性越强，元素的非金属性越大，而不是指氢化物的酸性，c 错误，故可以比较Si 和 Cl两种元素非金属性强弱的方法是答案b。（3） Si、 Al、 Be 三种元素均处于金属与非金属元素的交界处，所以三者的化学性质相似；Si 与强碱溶液反应的离子反应方程式为：-2-+2H2。Si+2OH+H2O=SiO39 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
26、硅酸盐材料）、高分子合成材料及复合材料。（ 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 )。 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_ 。 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】 Al Fe2O3xH2O(或 Fe2O3)电化 (或“电化学 ”或 “吸氧 ”)Fe 2e Fe2Na2CO3SiO2【解析】【分析】铁锈的主要成分是
27、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)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；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-；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
28、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 完成下列各题。（1）制备陶瓷是以粘土 主要成分Al2Si2O5(OH)4为原料，经高温烧结而成。若以氧化物形式表示粘土的组成，应写为。（2）如果胃酸过多，可服用（填写化学式）缓解症状，但如果患有胃溃疡，则不能服用，以防止胃穿孔。（3）雕花玻璃是用氢氟酸对玻璃进行刻蚀而制成的，这一过程中发生反应的化学方程式为。（ 4）二氧化氯（ ClO2）是一种高效、广谱、安全的杀菌、消毒剂，工业上是用氯酸钠（ NaClO3）与盐酸反应生产 ClO2 的，反应过程中同时会生成氯气。写出该反应的化学方程式。【答案】（1） Al
29、2 322O；（ 23O 2SiO 2H）NaHCO ；（ 3） SiO2+4HF=SiF +2H2O；（ 4） 2NaClO3+4HCl=2ClO2 +Cl2 +2NaCl+2HO。【解析】试题分析：（ 1）复杂硅酸盐书写成氧化物，金属氧化物在前，非金属氧化物在后，因此粘土的氧化物： Al2O32SiO22H2O；（ 2）治疗胃酸过多，常有Al(OH)3 和 NaHCO3，如果患有胃溃疡，不能服用NaHCO3，因此产生的CO2 是酸性氧化物，加速胃溃疡，因此应服用氢氧化铝； (3)发生反应是SiO2+4HF=SiF +2H2O；（ 4） NaClO3 作氧化剂， Cl 转化成 ClO2， HCl 作还原剂， Cl Cl，根据化合价的升降法进行配平，因此反应方程式为22NaClO3+4HCl=2ClO2 +Cl2 +2NaCl+2HO。考点：考查复杂硅酸盐写成氧化物、物质用途、氧化还原反应方程式的书写等知识。
