1、2020-2021 备战高考化学硅及其化合物推断题的综合专项训练及答案一、硅及其化合物1 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）高温条件下白色粉末与焦炭发生置换反应，写出该反应的化学方程式_。【答案】 Mg=SiO 2H高温2SiO4或 2MgO SiO2Si 2COSiO2 2OH32O SiO22C【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 S
2、iO2，物质的18g60g/mol 003mol，溶于氢氧化钠溶液得到无色溶液为硅酸钠溶液，说明无机盐量=. = .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003mol76g mol 2 28g420g 228g 1 92g，无色溶液中加入过量氢氧化钠= ./= .，金属质量 = .-.= .溶液生成白色沉淀则判断为Mg （OH）2，金属离子物质的量=3. 48g58g/ mol 0. 06mol ，质量为 0. 06mol 24g/ mol=1. 44g，不符合，则应为原硅酸根，物质的量为0. 03mol ，质量=0. 03mol 92g/ mol=2
3、. 76g，金属质量 4.20g- 2. 76g=1. 44g，物质的量=1. 44g 24g/ mol=0. 06mol ，得到 X 为 Mg2SiO4，则（ 1） X 的化学式是 Mg 2SiO4 或 2MgO SiO2。（2）白色粉末溶于氢氧化钠溶液的离子方程式是SiO2 2OH =SiO3 2 H2O。高温（3）高温条件下白色粉末与焦炭发生置换反应，该反应的化学方程式SiO2 2CSi2CO。2 有两种短周期元素X 、 Y， X元素原子的最外层电子数为a ，次外层电子数为b ； Y元素原子的M层（有电子）电子数为ab ， L 层电子数为ab。（1）推断元素名称和符号：X _、 _， Y
4、 _、 _。（2） X 、 Y 两元素形成的化合物可能具有的性质是_（填序号）。A. 能与水反应B. 能与硫酸反应C. 能与氢氧化钠溶液反应（ 3） X 元素的原子含有 _个能层， Y 元素的原子含有 _个能层。【答案】氧 O 硅 Si C 2 3【解析】【分析】短周期元素 X 和元素 Y，元素 X 原子的最外层电子数为a，次外层电子数为b；元素 Y 原子的M层电子数为 (a b) ，L层电子数为 (ab) ，则L层电子数为8a b 8，所以元，所以 素 X 原子有 2 个电子层，故b 2，所以 a 8 b 82 6，故 X 为 O 元素；故元素 Y 原子的 M 层电子数为 a b 62 4，
5、 Y 为 Si 元素， X、Y 两元素形成的化合物为SiO2，结合元素化合物的性质判断。【详解】( 1) X 为 O 元素， Y 为 Si 元素，故答案为：氧；O；硅； Si；( 2) X、Y 两元素形成的化合物为SiO2；A SiO 不与水反应，故A 错误；2B SiO 性质稳定，溶于HF 酸，不溶于其它酸，故B 错误；22C 正确；C SiO 与氢氧化钠反应生成硅酸钠与水，故2D 错误；D SiO 不与氯气反应，故故答案为： C；( 3) 氧原子和硅原子的原子结构示意图分别为：、，所以氧原子有2 个能层，硅原子有 3 个能层，故答案为：2； 3。【点睛】本题推断元素种类是解题关键，根据每一
6、能层能够排布的电子数多少进行综合判断，注意二氧化硅性质的特殊性。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
7、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 SiH44分解得到 Si 与氢气。，加热 SiH（1）能与SiO2发生化学反应的酸是氢氟酸；由22Si 的化学方程式为：SiO制备 MgSiO2+4Mg2MgO+Mg 2Si。（ 2）由 Mg2Z 生成 Y 的化学反应方程式为： Mg 2Si+4HCl=2MgCl2+SiH4， Y 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 某同学用某化合物X（两种短周期元素组成的纯净物
8、）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】 Mg2Si Mg2Si +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 0.1molMg 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
9、。【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 +2Mg2+；（ 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 +K2SiO3+H2 +H2O。5 已知 A 是灰黑色、有金属光泽的固体单质。根据如图所示的物质之间的转化关系，回答下列有关
10、问题。(少量 )(1)写出 A、B、 C、 D 的化学式： A_， B_， C_， D_。(2)写出 DA的化学方程式：_ 。(3)写出 BC的离子方程式：_ ；【答案】 Si Na2 32322Si+2CO232-22332-SiOH SiOSiOSiO +2CCO + SiO+H O=H SiO +CO【解析】【分析】A 是灰黑色、有金属光泽的固体单质，根据转化关系，A 能与氢氧化钠反应，同时由D 与碳高温条件下制得，可知A 为 Si， Si 与氧气反应生成的D 为 SiO2； Si 与 NaOH 溶液反应生成 B 为硅酸钠，硅酸钠与二氧化碳反应生成的C 为 H2323D 为SiO ， H
11、 SiO 受热分解得SiO2， SiO2 与 NaOH 溶液反应生成Na2 SiO3，据此答题。【详解】A 是灰黑色、有金属光泽的固体单质，根据转化关系，A 能与氢氧化钠反应，同时由D 与碳高温条件下制得，可知A 为 Si， Si 与氧气反应生成的D 为 SiO2； Si 与 NaOH 溶液反应生成 B 为硅酸钠，硅酸钠与二氧化碳反应生成的C 为 H2323SiO， H SiO 受热分解得 D 为SiO2， SiO2与 NaOH 溶液反应生成 Na2 SiO3。(1)根据上面的分析可知，A 为 Si， B 为 Na2SiO3， C 为 H2SiO3 ， D 为 SiO2；(2)A 为 Si，
12、D 为 SiO ， SiO 与碳单质在高温下反应生成单质Si，反应的化学方程式为22SiO2+2CSi+2CO；(3)B Na2SiO3， C 是 H2SiO3 ，向硅酸钠溶液溶液中通入CO2 气体，发生复分解反应生成硅酸，反应的离子方程式为：CO2 + SiO32- +H2O=H2SiO3 +CO32-。【点睛】本题考查无机物推断，涉及硅和二氧化硅、硅酸盐的性质。熟练掌握元素化合物性质与转化为解答关键，试题有利于提高学生的分析能力及逻辑推理能力。6 图中X YZ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
13、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 4mol D 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 Si+2NaOH+H3Fe +2O=Na2 SiO3+2H2 4NO+3O2+2H2O=4HNO34H2OFe
14、3O4 + 4H2【解析】【分析】A 俗称磁性氧化铁，则A 为 Fe3 O4； 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 Fe3 O4； E 是不溶于水的酸性氧化物，能与氢氟酸反应，则E 是22323、G 为SiO ，根据转化关系，可知X 为铁、 Y 为 O、 Z 为 Si、 D 为 HNO 、 M 为 Na SiO3 323Fe(NO ) ， R 为 HSiO ；(1)元素 X 为
15、 Fe，核电荷数为26，其在元素周期表中的位置为第四周期族；(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+HO=Na2 SiO3+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 +4H2OFe3O4 + 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
16、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 = xmol2 ，根据 N 元素守恒可知：xmol2+2x mol=4 mol ，解得33x=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 2 =1mol ，故 n(Fe2+)随 n(Fe)变化的示意图为：3。7 甲、乙分别是两种主族元素形成的氧化物，它们广泛存在于地壳中，均不溶于水，且都有如下相同的转化关系，不同之处是乙对应的转化过程中需控制盐酸用量，若盐酸过
17、量则得不到白色沉淀B。(1) 写出甲、乙的化学式：甲 _,乙 _；(2) 写出下列反应的化学方程式：甲+NaOH 溶液 _,乙+NaOH 溶液 _；(3) 分别写出甲、乙对应的 A 溶液与过量盐酸反应的离子方程式：甲 _乙 _(4) 若将 5.1g 乙溶于适量的盐酸（二者恰好完全反应）后，再加入175 mL 的 2 mol.L 1NH H O 溶液，得到沉淀 _g3222 32322 3232-+【答案】 SiOAl OSiO +2NaOH=NaSiO +HOAl O+2NaOH=2NaAlO+HO SiO+2H-+3+7.8H2SiO3 AlO2+4H =Al+2H2O【解析】【分析】甲、乙
18、分别是两种主族元素形成的氧化物，均不溶于水，且都有如图的转化关系，不同之处是乙对应的转化过程中需控制盐酸用量，若盐酸过量则得不到白色沉淀B，可推出甲是二氧化硅、乙是氧化铝。二氧化硅与氢氧化钠反应生成硅酸钠和水，硅酸钠与盐酸反应生成硅酸沉淀；氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠，偏铝酸钠和少量盐酸反应生成氢氧化铝沉淀。【详解】(1) 根据以上分析，甲为SiO2、乙为 Al 2O3；(2) 二氧化硅与 NaOH溶液反应生成硅酸钠和水，反应方程式是SiO2+2NaOH=NaSiO3+H2O；氧化铝和NaOH溶液反应生成偏铝酸钠和水，反应化学方程式是Al 2O3+2NaOH=2NaAlO+H2O；(3
19、) 甲对应的 A 是 Na2SiO3， Na2SiO3 与过量盐酸反应生成硅酸沉淀和氯化钠，反应离子方程2-+式是 SiO3+2H H2 SiO3；乙对应的A 是偏铝酸钠，偏铝酸钠与过量盐酸反应生成氯化铝和氯化钠，反应的离子方程-+3+2HO；式是 AlO2+4H =Al(4) 5.1g氧化铝的物质的量是5.1g0.05mol ， n(Al 3+ )=0.1mol ，n(NH3 H2O)=102g / mol0.175L 2 mol . L1=0.35mol ，氨水过量，氯化铝与过量氨水反应生成氢氧化铝沉淀，根据铝元素守恒，生成氢氧化铝的物质的量是0.1mol ，质量是0.1mol 78g/m
20、ol=7.8g 。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：若 D 是单质，且与A 属于同一主族，则： 反应的化学方程式是_ 。D 的原子结构示意图是_。D 单质的一种重要用途是_ 。若 B 为黄色固体， D 为固体化合物，则 该反应的化学方程式是_ 。 生产该工业品的工厂应建在离_较近的地方。 实验室检验C 的方法是 _ 。若 B 是一种有刺激性气味的气体，则B 的分子形状是_。 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_。 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
21、程式_。【答案】 2C+SiOSi+2CO制半导体材料24FeS2+11O22Fe2O3 +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
22、是 Si，即 2C+SiO2CO+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)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 FeS22，因此化学方程式为，C 是 SO222324FeS +11O2Fe O +SO ；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；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
23、，将溶液加热，又恢复红色；(3)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+5O24NO+6H2O，因此 B 是 NH3， C 是 NO氨气分子是三角锥形；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；NO 在密闭容
24、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2 。39 “生活无处不化学”，回答下列问题：（ 1）用白醋浸泡开水壶，第二天发现壶内水垢消失，开水壶又光洁如新了（水垢的主要成分是碳酸钙等）。该离子反应方程式为_。（2）食盐不慎洒落在天然气的火焰上，观察到的现象是_，该变化称为_反应。（3）沾有水的铁制器皿在高温火焰上会发黑，该反应的化学方程式是_。（ 4）面包在制作时会加入小苏打，利用其加热产生气体的性质，可将小苏打作为膨松剂，该反应的化学方程式是 _ 。（ 5）光导纤维、沙子、石英和玛瑙的主要成
25、分是_（填化学式）。（ 6）赏心悦目的雕花玻璃是用 _（填名称）对玻璃进行刻蚀而制成的。（ 7）使用“ 84”消毒液（含 NaClO）时，按一定比例将它与水混合，并在空气中浸泡一段时间，使 NaClO 与 H2O 及空气中的 CO2 充分反应，以达到杀菌消毒的效果更好的目的。将该反应的离子方程式补充完整：1ClO1CO2 1H 2O= _+_。【答案】 CaCO3 2CH 3COOH=Ca 22CH 3COOH 2O+CO 2火焰变成黄色焰高温Fe3O 4 4H 2 或 (3Fe+2O2高温色 3Fe 4H 2 O(g)Fe3O4)2NaHCO 3 Na2 CO3 H 2 O+CO 2SiO2
26、 氢氟酸HClO HCO3【解析】【详解】：(1) 发生反应为 CaCO+2CH3COOH(CH3 COO)2Ca+H2O+CO2，其离子反应为3CaCO3+2CH3COOHCa2+2CH3COO +H2O+CO2，故答案为： CaCO3+2CH3COOH Ca2+2CH3COO+H2O+CO2；(2)食盐不慎洒落在天然气的火焰上，观察到的现象是火焰变成黄色，该变化称为焰色反应，故答案为：火焰变成黄色；焰色；(3)沾有水的铁制器皿在高温火焰上会发黑，该反应的化学方程式是高温Fe O +4H，故答案为： 3Fe+4H O(g)高温+4H ；3Fe+4H O(g)2Fe O2342342(4)面包
27、在制作时会加入小苏打，利用其加热产生气体的性质，可将小苏打作为膨松剂，该反应的化学方程式是2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2，故答案为：2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2；(5)光导纤维、沙子、石英和玛瑙的主要成分是SiO2，故答案为：SiO2；(6)赏心悦目的雕花玻璃是用氢氟酸对玻璃进行刻蚀而制成的，故答案为：氢氟酸；(7)使用 “ 84消”毒液 (含 NaClO)时，按一定比例将它与水混合，并在空气中浸泡一段时间，使NaClO 与 H2O 及空气中的CO2 充分反应，以达到杀菌消毒的效果更好的目的，由电荷守恒22，故答案为： HClO；及原子守恒可知该反应的离子方程式为Cl
28、O3+CO +H O=HClO+HCOHCO3 。10 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的结果，其负极反应式为_ 。_腐蚀 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
29、 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。
