1、2020-2021高考化学备考之硅及其化合物推断题压轴突破训练培优题篇及答案解析易错 难一、硅及其化合物1 A、 B、 C、 D、 E 五种物质中均含有同一种非金属元素，它们能发生如图所示的转化关系，该元素 ( 用 R 表示 ) 的单质能与 NaOH溶液反应生成盐 (Na2RO3) 和氢气。请回答下列问题：(1) 写出各物质的化学式： A_； B_； C_； D_； E_。(2) 写出反应的化学方程式： _ ，该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 _。(3) 写出反应的离子方程式： _ 。(4) 写出反应的离子方程式： _ 。(5)H 2CO3的酸性强于E 的，请用离子方程式予以证明：_ 。
2、【答案】 SiO23232322CSi2CO1 2CaSiONa SiOSi HSiOSiOSi 2OH232 - 2H232- Ca2 CaSiO332-CO222332-H O SiOSiOSiO H OH SiO CO【解析】【分析】A、 B、 C、 D、E 五种物质中均含有同一种非金属元素，该元素（用R 表示）的单质能与NaOH 溶液反应生成盐( Na2RO3) 和氢气，则可推知该元素为硅元素，根据题中各物质转化关系，结合硅及其化合物相关知识可知，A 与焦碳高温下生成D，则A 为SiO2， D 为Si， C为 Na2SiO3，根据反应或反应都可推得B 为CaSiO3，根据反应推知E 为
3、H2SiO3。【详解】（ 1）根据上面的分析可知， A 为 SiO2， B 为 CaSiO3，C 为 Na2SiO3， D 为 Si，E 为 H2SiO3；（2）反应的化学方程式为SiO2 2CSi 2CO，根据方程式可知，该反应中氧化剂是个与还原剂碳的物质的量之比为1： 2；（ 3）反应的离子方程式为 Si 2OH H2 O SiO32- 2H2；（ 4）反应的离子方程式为 SiO32- Ca2 CaSiO3；（5） H2 3的酸性强于2323COH SiO ，根据复分解反应的规律：强酸制取弱酸，则可以向Na SiO的水溶液中通入CO2 气体，发生反应产生硅酸和碳酸钠，反应的离子方程式是：S
4、iO32- 2-CO2 H2O H2SiO3 CO3 。2 如图五角星上排列的A、 B、 C、D、 E 五种物质均为中学化学中常见的化合物，相互之间的连线表示两种物质能发生化学反应。A、 C、 E 均为氧化物，A 是人体呼出的气体之一；在实验室中B 可以用来制取A，而 D 可以用来检验 A；C 和 E 反应能生成 D。(1)写出下列物质的化学式：A_，D_；(2)B 除了制取 A 之外的另一种用途是 _ ；(3)C 和 E 反应的化学方程式为_(4)这五种物质之间两两发生反应，其中没有涉及的基本反应类型是_。【答案】 CO2222Ca(OH) 用于金属表面除锈 (制造药物、可帮助消化等) Ca
5、O H O=Ca(OH)分解反应和置换反应【解析】【分析】A 是人体呼出的主要气体，则A 为二氧化碳，在实验室中B 可以用来制取 A，而 D 可以用来检验 A ，则 D 为氢氧化钙， B 与 D 可反应，则 B 为盐酸； E 与 B, E 与 C 都反应，且A 、 C、 E 均为氧化物， E 与 C 反应生成的 D 为碱，则 C 为水， E 为氧化钙；【详解】(1)根据上述分析可知：A 为 CO2， D 为 Ca(OH) 2；答案： CO2 ； Ca(OH)2 ；(2)根据上述分析可知B 为盐酸，盐酸除用来制取二氧化碳外，还用来除去铁制品表面的铁锈；答案：用于金属表面除锈(制造药物、可帮助消化
6、等)；(3) 根据上述分析可知 C 为水， E 为氧化钙，氧化钙和水反应生成氢氧化钙，其化学方程式为 CaOH2 O=Ca(OH)2 ；答案： CaO H2O=Ca(OH)2 ；(4) 该五角星的位置中有化合反应，如H2O 与 CaO、 CO2 的反应都是化合反应；CO2 与Ca(OH)2 的反应是复分解反应， HCl 和 CaO、 Ca(OH)2 的反应都是复分解反应，没有涉及分解反应和置换反应。答案：分解反应和置换反应。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
7、反应的酸是_；由 X 制备 Mg 2Z 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+MgO2 +Mg 2SiMg2 Si+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 4
8、Mg2MgO Mg 2Si+。（2）由 Mg2Z生成Y的化学反应方程式为：Mg 2Si 4HCl 2MgCl2SiH4Y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： _ ；_ 。（3）写离子方程式： _ ；_；_。【答案】 SiO2Na2SiO3H2SiO3Na2CO3 SiO2Na2SiO3 CO2 H2
9、SiO3H2O SiO22-CO32- H2SiO32- H2O2-CO2 H2O SiO3SiO2 2OH SiO3SiO3 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 Na2 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
10、。23223【详解】由以上分析可知A 为 SiO223223， B 为Na SiO ， C 为 CO ， D 为 H SiO 。（ 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） 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SiO +Na CONa SiO +CO ，故答案为： SiO +Na CONa SiO +CO 。223232223232H2SiO 受热分解生成SiO 和 H O，反应方程式为：H SiOH OSiO ，故答案为：3222322H2SiO3H2O
11、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。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-+H2 O，故答案为： SiO2+2OH-2-SiO3 +H2O。 Na2SiO3 可与盐酸反应生成硅酸，方程式为 Na2SiO3+2HCl 2NaCl
12、+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：“ A 是一种不溶于水的固体非金属氧化物”。5 探究无机盐X（仅含三种短周期元素）的组成和性质，设计并完成如下实验：请回答：（ 1） X 的化学式是 _。（ 2）白色粉末溶于氢氧化钠溶液的离子方程式是_。（ 3）白色沉淀用途广泛，请列举一例：_。【答案】 Mg2SiO4 或 2MgOSiO2SiO2 2OH-=Si
13、O32-+H2O优良的阻燃剂等【解析】【详解】无机盐 X（仅含三种短周期元素），加入过量盐酸溶解，离心分离得到白色胶状物沉淀和无色溶液，白色胶状沉淀为硅酸，白色沉淀充分灼烧得到白色粉末1. 80g 为 SiO2，物质的量 1. 8g 60g/ mol 0. 03mol ，溶于氢氧化钠溶液得到无色溶液为硅酸钠溶液，说明无机盐中含硅酸根离子或原硅酸根离子，物质的量为0. 03mol ，若为硅酸根离子其质量0.03mol76g mol228g，金属质量4.20g 2 28g192g，无色溶液中加入过量氢氧化/ .- .钠溶液生成白色沉淀则判断为Mg（ OH） 2，金属离子物质的量0. 06mol ，
14、质量为0.06mol24g mol144g，不符合，则为原硅酸根，物质的量为0.03mol，质量/ .0.03mol 92g/ mol 2.76g，金属质量 4. 20g- 2. 76g1 . 44g，物质的量 1. 44g 24g/ mol0. 06mol ，得到 X 为 Mg2SiO4。（1） X 的化学式为，Mg2SiO4；（2）白色粉末溶于氢氧化钠溶液的离子方程式是SiO2 2OH- SiO32- +H2O；（3）氢氧化镁是优良的阻燃剂。6在下图所示的物质转化关系中，A 是海水中含量最丰富的盐，B 是常见的无色液体，F在 D 中燃烧发出苍白色火焰。H 可用于制造光导纤维，J 是一种乳白
15、色凝胶状沉淀。(部分生成物和部分反应条件未列出) 请回答下列问题：（ 1）形成单质 D 的元素在周期表中的位置（ 2）形成 C、 D、 F 单质的元素半径由大到小的顺序(填写元素符号 )（ 3） C 长期暴露在空气中，最终产物是（4） H 在高温下与碳反应方程式为，若转移4mol 电子参加反应的碳为mol。（ 5）写出反应 的离子方程式（ 6）写出反应 的化学方程式【答案】（ 1）第三周期第；（ 2） NaClH；（ 3） Na2CO3（ 4）SiO2+2CSi+2CO；（ 5） Cl2+ 2OH-= Cl + ClO-+H2O（2 分）（ 6） Na2SiO3+ 2HCl = H2SiO3
16、+ 2NaCl（ 2 分）【解析】试题分析：根据题意可知： A 是 NaCl； B 是 H2O； C 是 Na； D 是 Cl2； E 是 NaOH； F 是 H2；G 是 HCl； H 是 SiO2； I 是期表中的位置是第三周期第Na SiO； K 是 NaClO； J 是 H SiO 。（ 1）形成单质 D 的元素在周2323；（ 2）同一周期的元素，原子序数越大，原子半径就越小；不同周期的元素，原子核外电子层数越多，原子半径就越大，所以形成C、 D、 F 单质的元素半径由大到小的顺序是NaClH；（ 3） C暴露在空气中，首先被氧化变为Na2O，Na O 与空气中的水发生反应产生NaO
17、H， NaOH 潮解变为溶液，溶液吸收CO 变为22Na2CO3 ，所以最终产物是Na2 CO3。 (4) H 在高温下与碳反应方程式为SiO2+2CSi+2CO；根据方程式可知每转移 4mol 的电子，反应消耗C 单质的物质的-量是 2mol ；（ 5）反应 的离子方程式是 Cl2 + 2OH = Cl + ClO+H2O；（ 6）反应 的化学方程式是 Na2323SiO + 2HCl = H SiO + 2NaCl。考点：考查元素及化合物的知识。包括物质的推断、元素在周期表中的位置、原子半径大小比较、物质的保存及成分、化学方程式和离子方程式的书写的知识。7 铝硅合金材料性能优良。铝土矿（含
18、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(NH ) SO +Fe O32NH Fe(SO ) +3H O+6NH （少部分Al O 发生类4 2424422323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Al
19、 3+4OH -=AlO2-+2H O2C+SiO22CO +Si2【解析】【分析】铝土矿（含 30% SiO2、40. 8%2 32 32 3转化为Al O和少量 Fe O等）加硫酸铵焙烧， Fe ONH Fe(SO )同时生成氨气，加水溶解、过滤，滤渣为SiO 和 Al O ，用焦炭在高温条件下44 2223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 ；气体为氨气，氨气可以用于制氮肥
20、，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：Al 3+-2-2+4OH =AlO+2H O；故答案为：洗涤；干燥；Al 3+4OH -=AlO 2-+2H 2O；（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+SiO 22CO +Si，故答案为： 2C+SiO 22CO +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
21、，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。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. 比较两种元素的原
22、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Si+2OH- +H2O=SiO32-+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； Si
23、Cl4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（包括硅酸盐材
24、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学式 )。CaCO3 、_和 _(填化（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 Fe2 3 22 3电化 (或“电化学 ”或 “吸氧 ”)Fe 2e Fe223O xH O(或 Fe O )Na COSiO2【解析】【分析】铁锈
25、的主要成分是氧化铁；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
26、氧化碳，与碳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 大米的主要成分是：_；苷氨酸的结构简式是：_；写出一个检验葡萄糖的化学反应方程式：_；钢含碳量为：_；玻璃、陶瓷、水泥一定含 _元素；油脂在体内水解后的产物是：_【答案】 (C6H10O5)n+2Ag(NH3)2OHH2N-CH2-COOHCH2OH(CHOH)4CHO2Ag +CH2OH(CHOH)4COONH4+3NH3+ H2O0.032%Si、 O 或硅、氧元素高级脂肪酸和甘油【解析】【分析】【详解】大米的主要成分是淀粉，淀粉的化学式是：(C6H10O5)n；苷氨酸是-氨基乙酸，其结构简式通式是： H2N-CH2COOH；葡萄糖分子结构中含有醛基，能发生银镜反应，发生反应的化学方程式为 CH243 2OH24432OH(CHOH) CHO +2Ag(NH)2Ag +CHOH(CHOH) COONH+3NH + H O；钢含碳量为： 0.03 2%；玻璃、陶瓷、水泥一定含 Si、O 或硅、氧元素元素；油脂在体内水解后的产物是：高级脂肪酸和甘油。
