2020-2021培优硅及其化合物推断题辅导专题训练附答案.docx

1、2020-2021 培优硅及其化合物推断题辅导专题训练附答案一、硅及其化合物1A 元素的一种单质是重要的半导体材料，含A 元素的一种化合物C 可用于制造高性能的现代通讯材料 光导纤维， C 与烧碱反应生成含A 元素的化合物D。(1)易与 C 发生化学反应的酸是_，反应的化学方程式是_ 。(2)将 C 与纯碱混合，在高温熔融时发生化学反应也可生成D，同时还生成B 的最高价氧化物 E；将 E 与 D 在足量的水中混合后，又发生化学反应生成含A 的化合物F。写出生成D 和 F 的化学反应方程式：_、 _。要将纯碱在高温下熔化，下列坩埚中不可选用的是_。A普通玻璃坩埚B石英玻璃坩埚C瓷坩埚D铁坩埚高温

2、【答案】氢氟酸SiO24HF=SiF 2H2OSiO2 Na2CO3Na2SiO3 CO2Na2SiO3 CO2 H2O=Na2CO3 H2SiO3ABC【解析】【分析】“A元素的一种单质是重要的半导体材料”说明 A 为 Si，通过 “光导纤维 ”可推测 C 为 SiO2，SiO2 与烧碱即氢氧化钠反应生成的含Si 元素的化合物为Na2 SiO3。 SiO2 与纯碱即碳酸钠高温条件下生成 Na2SiO3 和 CO2，故 B 为 C， E 为 CO2，二氧化碳和硅酸钠在足量水中可生成硅酸和碳酸钠，故F 为 H23SiO 。【详解】（1） SiO2 易与氢氟酸发生反应，故答案为：氢氟酸；SiO2

3、+4HF=SiF4+2H 2O ；高温（2）根据分析可知答案为： SiO 2 +Na 2CO3 = Na2 SiO3 +CO 2；Na2SiO3 +CO 2 +H 2 O=Na 2CO 3 +H 2SiO3；A 项普通玻璃坩埚中含有SiO2，会在高温下与纯碱反应，故A 项错误； B 项石英玻璃坩埚中含有 SiO2B 项错误； C 项瓷坩埚中含有2，会在高温，会在高温下与纯碱反应，故SiO下与纯碱反应，故 C 项错误； D 项铁坩埚中不含高温条件下与纯碱反应的物质，故D 项正确；故答案为： ABC。【点睛】半导体材料为硅单质，光导纤维材料为二氧化硅，为高频考点，一定要注意记忆区分。2 探究无机盐

4、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-=SiO32-+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

5、硅酸根离子，物质的量为0. 03mol ，若为硅酸根离子其质量0.03mol 76g/ mol 2.28g，金属质量 4. 20g- 2. 28g 1. 92g，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 ，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/ mol 0. 06mol ，得到 X 为 Mg2SiO4。（1） X 的化学式为， Mg2SiO

6、4；（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。3 为探究某固体X(仅含两种短周期元素)的组成和性质。设计并完成如下实验：已知：气体 A 为氢化物，固体 B 是光导纤维的主要成分，固体E 为耐高温材料。请回答：(1)固体 X 的化学式为 _。(2)写出反应 CD的离子方程式 _ 。(3)已知 NH3 与气体 A 在一定条件下反应后可得到一种耐高温材料(仅含两种元素，摩尔质量为 140 g mol 12)和 H ，写出该反应的化学方程式 _。【答案】 Mg2SiMg2+ + 2OH = Mg(OH)2 3SiH4+4NH3

7、= Si3N4+12H2【解析】【分析】固体 B 是光导纤维的主要成分，则为二氧化硅，硅元素的质量为28281612.0 g =5.6g，根据逆分析法可知，A 中含硅元素，又为氢化物，则推出A 为2SiH ；固体 E 为耐高温材料，根据逆推法结合过量氢氧化钠溶液可知，该耐高温材料不是42416.0 g =9.6g，白色沉淀为氢氧化镁，溶氧化铝，而应为氧化镁，镁元素的质量为2416液 C 为硫酸镁溶液，根据元素守恒可知，固体X 含镁与硅元素，且原子个数比为9.6g5.6 g: =2:1，应为 Mg 2Si，据此分析作答。2428【详解】（1）依据上述分析可知，固体X 为 Mg 2Si，故答案为M

8、g 2Si；（2） CD是硫酸镁与过量氢氧化钠反应生成氢氧化镁的过程，其离子方程式为：Mg2+2+ 2OH = Mg(OH) ，故答案为 Mg 2+2+ 2OH = Mg(OH) ；（3） NH34在一定条件下反应后可得到的一种耐高温材料中含N 与 Si，仅含两种元与 SiH素，摩尔质量为140 g mol 1243，则该化合物为 Si3 4，其化学方程式为：N和 H3SiH +4NH =Si3N4+12H2，故答案为 3SiH4 +4NH3= Si3N4+12H2。【点睛】需要注意的是，该题中的过量的氢氧化钠条件，若溶液C 为铝离子，则不会得到白色沉淀，而会转化为偏铝酸钠，学生要熟练掌握反应

9、物的用量对产物的影响效果。4 设计如下实验探究橄榄石（仅含三种短周期元素）的组成和性质。（1）橄榄石的组成元素是O 和 _、 _ （填元素符号），化学式为_。（ 2）写出白色粉末 A 的一种用途： _ 。（3）白色粉末A 溶于 NaOH 溶液的离子方程式是_ 。【答案】 MgSi 2MgO SiO2光导纤维等合理即可2-32-2SiO+2OH =SiO+H O【解析】【分析】【详解】橄榄石与盐酸反应后生成了白色胶状沉淀，推知该胶状沉淀为硅酸，灼烧后生成二氧化1.8g硅，质量为 1.8g，则物质的量为0.03mol ，二氧化硅能溶于 NaOH 溶液生成60g / molNa2SiO3，橄榄石与过

10、量盐酸反应后的无色溶液，与过量的NaOH 溶液反应后，生成白色沉Mg(OH)2，质量为3.48g，则物质的量为3.48g淀，该沉淀应是0.06mol ，因此该化58g / mol合物中，硅元素与镁元素的物质的量之比为1： 2，因此橄榄石的化学式为：2MgO SiO2；（1）根据以上分析可知，橄榄石的组成元素是O 和 Mg、 Si，化学式为2MgO SiO2，本题答案为： Mg； Si ； 2MgO SiO2；（ 2）白色粉末为二氧化硅，用途有：制造玻璃、石英玻璃、水玻璃、光导纤维、电子工业的重要部件、光学仪器、工艺品和耐火材料的原料，本题答案为：光导纤维等；（3）白色粉未为二氧化硅，与NaOH

11、 溶液反应的离子方程式为：SiO2+2OH- =SiO32-+H2O，本题答案为： SiO2+2OH-=SiO32- +H2O。5 已知A、 B、 C、 D、E 是中学常见的五种化合物。且A、 B、 C 均含有同一种元素，A 可用于呼吸面具中的氧气来源，B 是制备普通玻璃的主要成分之一，D 在常温下是一种常见液体， E 是一种两性氢氧化物，F 是一种非金属单质。它们之间有如下关系：A+D C+F， C+E盐 +D。（ 1）写出下列物质的化学式： A_、 B_、 D_、 F_（ 2）写出 C+E盐 +D 的离子方程式 _ ；（ 3） E 中某元素的单质可与氧化铁发生铝热反应，写出其反应的化学方程

12、式_ 。【答案】 Na2 223223-2-22 32 3ONa COH OO Al(OH) + OH= AlO+2H O2Al+Fe OAl O +2Fe【解析】【分析】A、 B、 C、 D、E 是中学常见的五种化合物。且A、 B、 C 均含有同一种元素，A 可用于呼吸面具中的氧气来源， A 为过氧化钠； B 是制备普通玻璃的主要成分之一，且含有钠元素，为碳酸钠； D 在常温下是一种常见液体，D 为水； E 是一种两性氢氧化物，E为氢氧化铝；F 是一种非金属单质， A+D C+F，则 C 为氢氧化钠，F 为氧气；氢氧化钠能够与氢氧化铝反应生成偏铝酸钠和水，满足C+E盐+D，据此分析解答。【详

13、解】(1)根据上述分析， A 为过氧化钠 ， B 为碳酸钠 ，C 为氢氧化钠， D 为水； E 为氢氧化铝； F 为氧气，故答案为 Na2O2； Na2CO3； H2O； O2；(2)C+E 盐 +D 为氢氧化钠与氢氧化铝反应生成偏铝酸钠和水，氢氧化铝难溶于水，应该用化学式表示，反应的离子方程式为-+2H2O，故答案为-Al(OH)3 + OH= AlO2Al(OH)3 + OH=-+2H2O；AlO2(3)铝与氧化铁发生铝热反应，反应的化学方程式为2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe，故答案为2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe。6 含A 元素的一种单质是一种重要的半导体材料，含A 元素的一

14、种化合物C 可用于制造高性能的现代通讯材料光导纤维，C与烧碱反应生成含A 元素的化合物D。(1)A的原子结构示意图为_，A 与碳在原子的电子层结构上的相同点是_ 。(2) 易与 C发生化学反应的酸是 _( 写名称 ) ，反应的化学方程式是_ 。(3) 将 C 与纯碱混合高温熔融时也发生化学反应生成 D 写出该反应的化学方程式： _ 。要将纯碱高温熔化，下列坩埚中可选用的是_。A普通玻璃坩埚B石英玻璃坩埚 C 铁坩埚(4)100 g C 与石灰石的混合物充分反应后，生成的气体在标准状况下的体积为11.2 L,100g 混合物中石灰石的质量分数是_。【答案】最外层均有4 个电子，最内层均有 2 个

15、电子 氢氟酸 SiO24HF=SiF4 2H2O SiO2 Na2CO3Na2SiO3CO2 C 50%【解析】试题分析：本题考查无机推断、侧重硅元素的单质及其化合物性质的考查、化学计算。含 A 元素的一种单质是一种重要的半导体材料，含A 元素的一种化合物C 可用于制造光导纤维，则A 为硅元素， C 为 SiO2 ；C（SiO2）与烧碱反应生成Na2SiO3 和 H2O，含 A元素的化合物D 为 Na2 SiO3。（1） A 为 Si， Si 原子的核电荷数为14， Si 原子核外有14 个电子，根据原子核外电子排布规律， A 的原子结构示意图为。碳的原子结构示意图为，硅原子与碳原子的电子层结

16、构上的相同点是：最外层均有 4 个电子，最内层均有2 个电子。（2） C 为 SiO2，易与 SiO2 发生化学反应的酸是氢氟酸，SiO2 与 HF 反应生成 SiF4 和 H2O，反应的化学方程式为 SiO2+4HF=SiF +2HO。（3） SiO2 与纯碱高温熔融时反应生成Na2SiO3 和 CO2，反应的化学方程式为SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2。A ，普通玻璃的成分为 Na2SiO3、 CaSiO3 和 SiO2， SiO2 与纯碱高温下反应生成Na2SiO3 和CO2，不能选用普通玻璃坩埚熔化纯碱； B，石英玻璃的成分为SiO2， SiO2 与纯碱高温下反应生成 Na

17、2SiO3 和 CO2，不能选用石英玻璃坩埚熔化纯碱； C，铁与 Na2CO3 高温不反应，可选用铁坩埚熔化纯碱；答案选C。（4） SiO2与石灰石的混合物充分反应，可能发生的反应有2332SiO +CaCOCaSiO +CO 、CaCO3CaO+CO2，根据 C守恒， n（ CaCO3 ）=n（CO2） =11.2L=0.5mol ， m22.4L / mol（CaCO3） =0.5mol100g/mol=50g ，100g 混合物中石灰石的质量分数为50g100%=50%。100g7 铁橄榄石是天然的铁矿石，由实验测得铁橄榄石的摩尔质量为204 g mol -1，其中铁元素的质量分数为54

18、.9%，可以通过如下反应和相应的数据推知它的化学式。其中A J是中学化学中的常见物质，G 是一种红褐色固体，D 是一种难溶于水的含氧酸，J是一种主要的温室气体，A 为强碱，其焰色反应呈黄色，E 和B 分别与酸化的硝酸银溶液反应时的实验现象相同，均有白色沉淀产生，流程中的部分生成物已略去。回答下列问题：（ 1） A 的电子式 ： _。（ 2）铁橄榄石的化学式 ： _。（ 3）写出 H G的化学方程式 ： _。【答案】Fe242223SiO 或 2FeO?SiO4Fe(OH) +O +2H O=4Fe(OH)【解析】A J是中学化学中的常见物质，G 是一种红褐色固体，G 为氢氧化铁，则 H 为氢氧

19、化亚铁， F 中含有铁离子， D 是一种难溶于水的含氧酸，D 为硅酸， J 是一种主要的温室气体， J为二氧化碳， A 为强碱，其焰色反应呈黄色，A 为氢氧化钠，则D 为二氧化硅， E 和 B 分别与酸化的硝酸银溶液反应时的实验现象相同，均有白色沉淀产生，则B 为盐酸， E 为氯气，因此 F 为氯化铁， C 为氯化亚铁。根据上述分析，铁橄榄石属于硅酸盐，且含有亚铁离子，设铁橄榄石的化学式为xFeOySiO2，摩尔质量为204 g mol-1 ，其中铁元素的质量分数20454.9%204722为 54.9%，则 x=56=2，因此 y=60=1，因此铁橄榄石化学式为2FeO?SiO。(1)A 为

20、氢氧化钠，电子式为，故答案为；(2)铁橄榄石的化学式为2FeO?SiO，故答案为 2FeO?SiO ；2(3)H 的G化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，故答案为4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。8 某固体混合物X 可能由 Na2 22 32 32O、 Al O 、 Fe O 、 Cu 、SiO 中的一种或几种物质组成。为确定 X 的成分，进行了如下三个实验。分析并回答下列问题：（ 1）由实验 可得出的结论为： _。（ 2）步骤 所发生反应的离子方程式为： _， _。反应 涉及固体质量变化的化学方程式为：_。（3）由步骤 可得出的结论为：_。（ 4

21、）步骤 所得蓝色溶液中阳离子为 _。（ 5）原混合物中各成分的质量之比是_。（不必简化）【答案】混合物+3+3+2+2+X 中无 Na2O2 Fe2O3+6H =2Fe+3H2O Cu+2Fe =2Fe +CuSiO2+2NaOH=Na2SiO3+ H2O 混合物 X 中无 Al2O3H+、 Cu2+、 Fe2+m(Fe2 O3) : m（ Cu）：m(SiO2)=3.2： 3.2 ： 3.0【解析】【分析】【详解】（1）由于 Na2O2 能与水反应生成NaOH 和 O2，实验取4.7gX 投入水中，有不溶物出现，过滤、洗涤、干燥、称量不溶物，其质量仍为4.7g，得出的结论是混合物 X 中无

22、Na2O2。（2）实验向9.4gX 中加入过量的盐酸得到蓝色溶液和4.92g 固体，该蓝色溶液中含2+，但 Cu 与 HCl 不反应，所以X 中必有 Fe2 3CuO 和 Cu，步骤 I 中所发生反应的离子方程式为 Fe2 3+3+23+2+2+；向 4.92g 固体中加入过量 NaOH，固体减O +6H=2Fe +3H O、Cu+2Fe =Cu +2Fe少 4.92g-1.92g=3.0g，减少的固体为 SiO2， 9.4gX 中含 3.0gSiO2，反应 II 涉及固体质量变化的化学方程式为 SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O。（3）实验向 9.4gX 中加入过量 NaOH，固体

23、减少 9.4g-6.4g=3.0g，减少的固体的质量与SiO2 的质量相等，说明溶解的物质只有SiO2、没有 Al2O3，步骤 III 可得出的结论是：混合物X 中无 Al2O3。（4）由上面的分析，步骤III 得到的6.4g 固体是 Cu 和 Fe2O3 的混合物，实验向 6.4g 固体中加入过量 HCl 得到蓝色溶液和 1.92g 固体，发生反应的离子方程式为+3+3+2+2+，由于仍有固体未溶解说明FeFe2 O3+6H =2Fe+3H2O、 Cu+2Fe =Cu +2Fe2O3 与 HCl 反应生成的 Fe3+不能将 Cu 完全溶解， 1.92g固体为 Cu， Fe3+完全被还原为Fe

24、2+，步骤 IV 所得蓝色溶液中的阳离子为 Cu2+、Fe2+和 H+（ H+来自过量 HCl）。（5）根据上述分析，设6.4g 固体中 Fe2O3 物质的量为 y，根据反应23+3+23+2+2+，溶解的 Cu 的物质的量为y，Fe O +6H =2Fe+3H O、 Cu+2Fe =Cu +2Fe160g/moly+64g/moly+1.92g=6.4g ，解得y=0.02mol ，则 9.4gX 中含 Fe O的质量为230.02mol 160g/mol=3.2g、含 SiO 3.0g、含 Cu 的质量为（ 9.4g-3.2g-3.0g）=3.2g，则原混合物2中 m(Fe2O3) : m

25、（ Cu）： m(SiO2)=3.2： 3.2 ： 3.0。9A、 B、 C、 D、 E、 F、 X 七种物质之间可按下列框图发生反应（部分产物可能被省略）。其中， A、 D、 E、X 是四种常见的非金属单质，常温下A、 X 为气体， D、 E 为固体。 A 的水溶液具有漂白性， A、 D 的水溶液均能使淀粉 KI 试纸变蓝色， B 的焰色反应为黄色。请回答下列问题：（1）写出 A、 F 的化学式： A：_、 F： _。（ 2）写出 B 的电子式： _ ，EO2 的晶体类型为 _。（3）写出 E 与 NaOH 溶液反应的离子方程式_。（ 4） E 单质可作高能燃料。已知 ag 固体 E 燃烧放

26、出 bkJ 的热量，请写出表示 E 燃烧热的热化学方程式（ H 用含 a、 b 的式子表示） _ 。【答案】 A： Cl24原子晶体-232-2Si （ s）： SiClSi + 2OH+ H O = SiO+2H +O （ g） = SiO （s）； H= -28b/a kJ/mol22【解析】【分析】根据 A 是一种常见的非金属单质，常温下为气体，且A 的水溶液具有漂白性，可推知A 为氯气；由于 D 也是一种常见的非金属单质，常温下为固体，且由氯气制备可得，说明其氧化性弱于氯气，且其水溶液能使淀粉KI 试纸变蓝色，因此 D 可能为碘单质；根据 B 的焰色反应为黄色，可知B 为 NaI，C

27、为 NaCl。根据已知条件E 是非金属单质，且E 为固体，能与氢氧化钠溶液、氧气反应，因此可推测E 为 Si、F 为 SiCl4；能将4SiCl 还原为 Si 的非金属单质为 H2，因此 X 为 H2。据此解题。【详解】（1）根据分析，可知 A、 F 的化学式分别为： A： Cl24、 F： SiCl ；（2）根据分析， B 物质 NaI 的电子式为：， EO22为 SiO ，其晶体类型为原子晶体；（3） E 为 Si，其与 NaOH 溶液反应的离子方程式为：Si+2OH-232-2+H O = SiO+2H ；a?ga（4）当 ag 单质 Si 的物质的量为：2828?g / molmol

28、作高能燃料进行燃烧时放出的热量为 bkJ，因此当 1molSi 燃烧时，放出的热量应为28bkJ，因此 Si 单质燃烧热的热化学方a程式可表示为： Si（ s） +O22（ g） = SiO （ s）； H= -28b/a kJ/mol 。10 金属和非金属被广泛应用于人类生产生活中。（1） Na 的一种化合物常用于潜艇中处理CO2和供氧，它处理2CO 的化学方程式为_ 。（2）缺铁性贫血患者应补充Fe2 ，通常以硫酸亚铁的形式补充，而硫酸铁无这种药效。当用硫酸亚铁制成药片时外表包有一层特殊的糖衣，这层糖衣的作用_。（3）工业上将氯气通入石灰乳制取漂白粉，漂白粉的有效成分是_（填化学式），它能

29、杀菌消毒是因为有_性。（4）人们常常选用雕花玻璃装饰房间。在玻璃上雕花时发生的化学方程式是_ 。（5）许多人喜欢佩戴玉石饰品。玉石的主要成分基本都属于硅酸盐，例如和田玉(Ca2Mg5H2Si8O24)可表示为复杂氧化物形式2CaO5MgO8SiO2 H2O，则南阳玉 (CaAl2Si2O8)表示为复杂氧化物形式是_。（6）向一铝制易拉罐中充满CO2 后，再往罐中注入足量的质量分数为20%的 NaOH 溶液，立即严封罐口，不会儿就发现易拉罐变瘪，再过一会易拉罐又鼓胀起来，解释上述实验现象，易拉罐又鼓胀起来的原因是_( 用化学方程式表示 )【答案】 2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2保护

30、 FeSO4 不被空气中的氧气氧化Ca(ClO)2 强氧化SiO2+4HF=SiF +2H2O CaOAl2O32SiO2 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2 【解析】【分析】（ 1）过氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气；（ 2）亚铁离子具有还原性，易被氧化；（ 3）漂白粉主要成分氯化钙、次氯酸钙，有效成分次氯酸钙；它能杀菌消毒是因为有强氧化性；（ 4）玻璃上雕花时发生氢氟酸与二氧化硅反应生成四氟化硅和水；（ 5）根据硅酸盐化学式可表示为：活泼金属氧化物 ?金属氧化物 ?非金属氧化物 ?水，注意质量守恒进行解答；（ 6）金属铝能和强碱反应生成氢气，导致罐内气体压强又增大而重

31、新鼓起。【详解】（1）过氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气，方程式：2CO2+2Na2O2=2Na2 CO3 +O2；（2）亚铁离子具有还原性，易被氧化，故答案为保护FeSO 不被空气中的氧气氧化；4（3）漂白粉主要成分氯化钙、次氯酸钙，有效成分次氯酸钙，次氯酸钙化学式：Ca(ClO)2；它能杀菌消毒是因为有强氧化性；故答案为Ca(ClO)2；强氧化；（4）玻璃上雕花时发生氢氟酸与二氧化硅反应生成四氟化硅和水，反应方程式为：4HF+SiO2=SiF4 +2H2O，故答案为 4HF+SiO2=SiF4 +2H2O；（ 5）南阳玉 (CaAl2Si2O8)，用氧化物形式可表示为： CaO?Al2O3?2SiO2，故答案为 CaO?Al2O3?2SiO2；（ 6）金属铝能和强碱反应生成氢气，导致罐内气体压强又增大而重新鼓起，金属铝能和强碱反应的实质是： 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2，故答案为 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2。【点睛】本题考查了元素化合物知识，涉及药品的保存、离子方程式的书写等，明确钠、铁及其化合物、漂白粉、二氧化硅的性质是解题关键，注意硅酸盐改写为氧化物的一般方法。