高考化学培优(含解析)之硅及其化合物推断题含答案

1、高考化学培优 ( 含解析 ) 之硅及其化合物推断题含答案一、硅及其化合物1 下图中的每一方格表示相关的一种反应物或生成物。其中b 是一种单质，其余物质也都是含有 b 元素的化合物。 c 是一种钠盐， e 是 c 对应的酸， b 的结构类似金刚石， d 为氧化物。请回答下列问题：(1)a 、 d、e 的化学式分别为_、 _、 _。(2)a 和 b 的互相转化在工业上有什么实际意义？_ 。(3) 写出 dc反应的化学方程式： _ 。(4) 写出 ed反应的化学方程式： _ 。【答案】 sicl 4sio2h2sio3粗硅提纯sio22naoh=nasio3 h2oh2sio3sio2 h2o【解析

2、】【分析】b 是一种单质 , 其余物质都是含有 b 元素的化合物 ,b 的结构类似金刚石 ，则 b 属于原子晶体 , 结合转化关系可以知道 b 为 si 元素 ，而 d 为 b 的氧化物 , 则 d 是 sio2， a 为 sicl 4， c 是一种钠盐 , 则 c 是 na2sio3，e 是 c 对应的酸 ，则 e 是 h2sio3，结合对应物质的性质以及题目要求解答该题 。【详解】b 是一种单质 , 其余物质都是含有 b 元素的化合物 ,b 的结构类似金刚石 ，则 b 属于原子晶体 , 结合转化关系可以知道 b 为 si 元素 ，而 d 为 b 的氧化物 , 则 d 是 sio2， a 为

3、 sicl 4， c 是一种钠盐 , 则 c 是 na2sio3，e 是 c 对应的酸 ，则 e 是 h2sio3，(1) 由以上分析可以知道 a 为 sicl 4,d 为 sio2,e 为 h2sio3；因此，本题正确答案是 : sicl 4 ， sio2，h2sio3。(2)四氯化硅与氢气反应生成硅和氯化氢，硅与氯气反应生成四氯化硅实际意义是粗硅提纯；，因此a 和b 的互变因此，本题正确答案是：粗硅提纯 ；(3) 二氧化硅和 naoh 溶液反应生成硅酸钠 , 方程式为 sio2 2naoh=nasio3 h2o；因此，本题正确答案是 : sio 22naoh=nasio3 h2o。(4)

4、h 2sio3 不稳定 , 加热分解可生成sio2 , 方程式为 h2sio3sio2 h2o；因此，本题正确答案是 : h 2sio3sio2 h2o。【点睛】硅能够与氧气反应生成二氧化硅，硅酸加热分解产生二氧化硅；二氧化硅不溶于水，也不与水反应，不能用二氧化硅与水直接反应制备硅酸，因此要制备硅酸，可以先把二氧化硅溶于强碱溶液中，然后加入强酸，可以得到白色胶状沉淀硅酸。2 在如图所示的物质相互转化关系中，a 是一种固体单质，e是一种白色不溶于水的物质。据此填空。（1）写出各物质的化学式：a _、 b_、 c_、d _、 e_、 f_。（2） b 与 a 溶液反应的离子方程式是_。（3） a

5、与 a 溶液反应的离子方程式是_。【答案】 sisio2- h2o2 na2sio3 h2o h2sio3 h2 sio22oh =sio3si 2ohh2o=sio32- 2h2【解析】【分析】c 中加入过量 hcl 产生不溶于盐酸的白色沉淀，推知e 可能是硅酸， a 可能是 si，代入题目验证， a 溶液是强碱（如 naoh）溶液或 hf 溶液，而si 和 sio2 与 naoh 溶液反应均生成na sio na sio 与过量盐酸反应生成nacl 和 h sio白色沉淀： h siosio +h o，与2323232322题意相符si 和sio2 与 hf 溶液反应均生成 sif4 ，

6、sif4与盐酸不反应因此a 是 si， b 是sio2， c 是 na2sio3（或 k2sio3）， d 是 h2o， e是 h2sio3 ， f 是 h2， a 是 naoh（或 koh），据此回答问题。【详解】（1）由以上分析可知a 是si， b 是sio2， c 是na2sio3， d 是h2o， e 是 h2sio3， f 是h2；答案： si； sio2； na2sio3； h2o； h2 sio3； h2；（2） b 和 a 溶液反应是二氧化硅和氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和水，反应的离子方程式为 sio2+2oh-=sio32-+h2o；答案： sio2 +2oh-=sio32-

7、 +h2o（3） a 和 a 溶液反应是硅和氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和氢气，反应的离子方程式为si+2oh-+h2o=sio3 2+2h2；答案： si+2oh-+h2o=sio32+2h23 已知 a 是一种装饰品的主要成分，是地壳中含量最高的两种元素形成的化合物。根据下图转化关系，回答下列问题。(1)a 的用途： _(任写一种 )， b 是 _， d 是 _。(2)写出下列反应的化学方程式： _。(3)写出下列反应的离子方程式： _， _， _。【答案】制光导纤维na232323223222sioh siona co siona sio co co h o2=co3222sio3h2si

8、o3(或 2co2 2h2o sio3=2hco3 h2sio3) sio2 2oh =sio3232 2h23h osio=h sio 【解析】【分析】由 a 是一种装饰品的主要成分，是地壳中含量最高的两种元素形成的化合物可知a 是二氧化硅；高温下，二氧化硅与纯碱反应生成硅酸钠和二氧化碳，硅酸钠溶于水与二氧化碳反应生成硅酸沉淀，则d 是硅酸；二氧化硅与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和水，则b 是硅酸钠， c 是二氧化碳；硅酸钠溶液与盐酸反应生成硅酸沉淀。【详解】（1） a 是二氧化硅，二氧化硅是光导纤维的主要成分，是制普通玻璃的原料，b 是硅酸钠， d 是硅酸，故答案为：制光导纤维；na2sio

9、3 h2sio3；（2）反应 是高温下，二氧化硅与纯碱反应生成硅酸钠和二氧化碳，反应的化学方程式为na2 32232232232co siona sio co ，故答案为： na co siona sio co ；（ 3）反应 是硅酸钠溶于水与二氧化碳反应生成硅酸沉淀和碳酸钠或碳酸氢钠，反应的离子方程式为 co2 h2o sio32 =co32 h2sio3(或 2co22h2o sio32=2hco3 h2sio3)，反应 是二氧化硅与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和水，反应的离子方程式为sio2 2oh =sio32 h2 o；反应 是硅酸钠溶液与盐酸反应生成硅酸沉淀和氯化钠，反应的离子方程式

10、为 sio32 2h =h2sio3，故答案为： co2 h2osio32=co32 h2sio3(或 2co2 2h2o sio32=2hco3 h2sio3 )； sio2 2oh=sio32h2o； sio32 2h=h2sio3。【点睛】由 a 是地壳中含量最高的两种元素形成的化合物确定a 为二氧化硅是推断的突破口。4a， b， c， d， e 代表单质或化合物，它们之间的相互转换关系如图所示。a 为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质，其晶体结构与金刚石相似。请回答：（ 1）形成单质 a 的原子的结构示意图为 _。（ 2） e 的化学式为 _。（3） b 与氢氧化钠反应生成d 和h2

11、o 的化学方程式是 _。（4）在 d 的溶液中通入过量co2气体的离子方程式 _。（5）下列说法正确的是 _a 水泥、玻璃、石英玻璃等都是传统硅酸盐材料。b 高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维。c 化学分析中常用到的分子筛是硅酸盐材料。d 熔融烧碱不能选用陶瓷坩埚。【答案】casio323232-sio +2naoh=nasio +h osio-c,d+2co2+2h2o=h2sio3 +2hco3【解析】【分析】“ a为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质”则 a 为 si；由 “ b+碳 a+e”可知 b 为sio ， e 为 co；由 “ b+naoh d+h o”可得 d 为 na s

12、io ；由 “ b+cao c”可得 c 为 casio ；22233据此结合设问进行分析作答。【详解】（1）由分析可知， a 为 si，其原子核内有14 个质子，核外有三个电子层，共14 个电子，其原子结构示意图为：；（2）由分析可知， e 的化学式为： casio；3（3） b 为 sio2， 与 naoh 溶液反应生成na2sio3和水，该反应的化学方程式为：sio2+2naoh=na2sio3+h2o；（4）往 d（ na2sio3）溶液中通过过量co2后，由于 h2co3 的酸性比 h2sio3强，故反应生成232过量，则反应生成3-32-h sio；由于 cohco， 故该反应的离

13、子方程式为： sio22233-；+2co +2h o=h sio +2hco（5） a、石英玻璃的主要成分是sio2 ， 不是硅酸盐材料， a 不符合题意；b、光导纤维的主要成分是二氧化硅，不是硅单质，b 不符合题意；c、分子筛的主要成分是硅酸盐，c 符合题意；d、陶瓷可以被烧碱腐蚀，故熔融烧碱不能用陶瓷坩埚，d 符合题意；故答案为： cd。5a、 b、 c、 d、 e 代表单质或化合物，它们之间的相互转换关系如下图所示。a 为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质。请填空：(1)形成单质 a 的原子的结构示意图为_，它的最高化合价为_。(2)b 的化学式 (分子式 )为 _，b 和碳反应生成

14、a 和 e 的化学方程式是_ 。(3)c 的化学式 (分子式 )为_ ，d 的化学式 (分子式 )为 _。【答案】+4 sio22323sio +2csi+2co casiona sio【解析】【分析】a 为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质，可确定 a 是 si 单质，它可由 sio2 和 c 在高温条件下反应制取，则 b 为 sio2， e 为 co， c 为 casio3， d 为 na2sio3，结合对应的物质的性质以及题目要求可解答该题。【详解】根据上述分析可知a 是si 单质，b 是sio2，c 为casio3， d 为na2sio3， e 为 co。(1)si 是 14 号元素

15、，形成单质a 的原子结构示意图为； si 原子最外层有4 个电子，由于原子最外层电子数等于该元素的最高正化合价，所以si 元素的最高正化合价为+4价；(2)根据上述推断可知b 为二氧化硅，b 的化学式为sio2；二氧化硅和碳在高温下反应生成硅单质和一氧化碳，反应的化学方程式是：sio2+2csi+2co；(3)c是硅酸钙，化学式为casio3； d 为硅酸钠，其化学式na2sio3 。【点睛】本题考查无机物的推断的知识，侧重硅及其化合物转化的考查，把握地壳中元素的含量推断 a 为解答的突破口，注意性质与用途的关系。6x、y、 z 为三种常见的单质，z 为绿色植物光合作用后的产物之一，a、b 为

16、常见的化合物。它们在一定条件下可以发生如图所示的转化关系（均不是在溶液中进行的反应）以下每空中填入一种即可）。（ 1）当 x、 y 均为金属时， x 的化学式为 _， z 为 _（填名称）。（2）当 x 为非金属且为气体， y 为金属且为紫红色时，x 的化学式为 _，a 的化学式为 _。（3）当 x 为金属、 y 为非金属且为固体时，x 与 a 反应的化学方程式为_ 。（4）当 x、 y 均为非金属固体时， x 与 a 反应的化学方程式为_ 。【答案】 al 氧气 h2cuo 2mg+co2mgo+c2si+2cosio+2c【解析】【分析】z 为绿色植物光合作用后的产物之一，应为 o2， x

17、+a y+b的反应为置换反应， x、 y 为单质， a、 b 为氧化物，据此答题。【详解】（1）当 x、 y 均为金属时，此反应应为铝热反应，则x 为 al， z 为氧气，答案应为：al、氧气；（ 2）当 x 为非金属且为气体， y 为金属且为紫红色时， y 为 cu，则 x 应为 h2，答案应为： h2、 cuo；（3）当 x 为金属、 y 为非金属且为固体时， x 应为 mg， y应为 c，该反应应是 mg 和 co2的反应，反应的方程式为2mg+co22mgo+c；（4）当 x、 y 均为非金属固体时， x 应为 c， y 应为 si，该反应应是c 和 sio2 的反应，反应的方程式为

18、sio2+2csi+2co。7已知 a、 b、 c、 d 组成的元素都属于短周期，它们之间的简单转化关系如图所示。请按要求写出有关反应的化学方程式：(1)若其中 a、 d 为单质且同主族，b、 c 为氧化物：(该反应在工业上有重要用途)。(2)若 a、 d 为常态下的气体单质且不同主族，b、c 为化合物且b 为水：。(3)若 a、 b、 c 均为化合物且 c 为水，单质 d 常态下为固体：。(4) 若 a、d 为固体单质且不同主族， b、 c 为氧化物：。【答案】（共8 分）(1) 2c+sio 2si+2co(2)2f22h2 o=4hfo2(3)so2 2h2s=3s 2h2o(4) 2m

19、g+co2mgo+c。【解析】【分析】（1） a、 d为单质且同主族，b、 c 为氧化物， a 为 c， b 为 sio2，符合转化关系， d 为 si ，c为 co；（2） a、 d为常态下的气体单质且不同主族，b、c 为化合物且 b 为水， a 为 f ， c 为 hf， d2为 o2，符合转化关系；（3） a、 b、 c均为化合物且c为水，单质d常态下为固体， h2s 与 so2 反应符合转化关系，d为硫；（4） a、 d为固体单质且不同主族，b、c 为氧化物， mg与 co2反应符合转化关系，a 为mg， b 为 co2，c 为 mgo， d 为 c 单质。【详解】（1） a、 d为单

20、质且同主族，b、 c 为氧化物，a 为c， b 为sio2，符合转化关系，反应方程式为：2c+sio2si+2co；综上所述，本题正确答案：2c+sio2si+2co；（2） a、 d为常态下的气体单质且不同主族，b、c 为化合物且b 为水，a 为 f2， c 为hf， d为 o2，符合转化关系，反应方程式为： 2f2+2h2o4hf+o2；综上所述，本题正确答案： 2f2+2ho4hf+o2；（3） a、 b、 c均为化合物且 c为水，单质 d常态下为固体， h2s 与 so2 反应符合转化关系，反应方程式为： so2+2h s3s+2h2o；综上所述，本题正确答案： so2+2hs3s+2

21、ho；（4） a、 d为固体单质且不同主族， b、c 为氧化物， mg与 co2反应符合转化关系，反应方程式为： 2mg+co2mgo+c；综上所述，本题正确答案：2mg+co2mgo+c。8 奥运五环 “象征五大洲的团结，全世界的运动员以公正、坦率的比赛和友好的精神，在奥运会上相见 ”。下图所示五元环代表 a、 b、c、 d、 e 五种化合物，圆圈交叉部分指两种化合物含有一种相同元素；五种化合物由四种短周期元素形成，每种化合物仅含有两种元素。 a 是工业制取硝酸的主要原料之一；b、 e 分子中所含电子数都为18， b 不稳定，具有较强的氧化性，e 是由六个原子构成的分子，可作火箭燃料；c 是

22、工业制光导纤维的主要原料； d 中所含的两种元素的原子个数之比为3 4。根据以上信息回答下列问题：(1)a 用于工业制取硝酸所发生反应的化学方程式_。(2)d 的化学式是 _，e 分子中含有 _键和 _键。(3)b 的水溶液呈弱酸性，其电离方程式可表示为_， b 在实验室中可以用于制取某种常见气体，其反应的化学方程式为_ 。(4)b 与 e 反应可生成单质g 和一种常见的液体h，其反应的化学方程式为_。(5)用化学方程式表示c 的另一种用途 _ 。【答案】 4nh324no+6h2o3 4极性非极性2 22-+5osi nh oho+h2h o2h o+o 2h o +nh =n +4h o

23、sio +2csi+2co22222224222【解析】【分析】a 是工业制取硝酸的主要原料之一，则a 是 nh ； b、 e 分子中所含电子数都为18， b 不稳3定，具有较强的氧化性，则b 是 h2o2； e 是由六个原子构成的分子，可作火箭燃料，则e为 n242h ； c 是工业制光导纤维的主要原料，c 是 sio； d 中所含的两种元素的原子个数之比为 3 4，则根据元素的组成及圆圈交叉部分指两种化合物含有一种相同元素，结合d 中元素原子个数关系，可推知d 是 si3n4，然后对问题分析、解答。【详解】根据上述分析可知a 是是 nh3，b 是 h2 o2， c 是 sio2， d 是

24、si3n4， e 为 n2h4。(1)在工业上用氨的催化氧化法制取硝酸，反应的化学方程式为：4nh3+5o24no+6h2o；(2) d 的化学式是si n ， e 是 n h，在该物质的分子中含有n-h 极性共价键和n-n 非极性3424共价键，但该物质分子空间排列不对称，因此物质分子属于极性分子；(3)b 是 h2o2，该物质分子能够在水中微弱电离，存在电离平衡，主要是第一步的电离，电离方程式为： h2o2ho2-+h+；在实验室中通常是用h2o2 为原料，加入少量mno2 作催化剂制取 o22222，反应的化学方程式为：2h o2h o+o ；(4) h2o2 与 n2 h4 会发生反应

25、，产生 n2、 h2o，根据电子守恒、原子守恒，可得该反应的化学方程式为： 2h 2o2+n 2h4 =n2 +4h2 o；(5) c 是 sio2，可以与焦炭在高温下发生反应，制取si 单质，反应的化学方程式为：sio +2csi+2co。由于光线在 sio 中会全反射，因此也可用作制光导纤维的原料。229 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

26、 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 _g32【答案】 sio2 al 2o3 sio2sio3+h2oal 2o3+h2o sio32-+2h+2naoh=na+2naoh=2naaloh2sio3 alo2- +4h+=al 3+2h2o7.8【解析】【分析】甲、乙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

27、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) 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 s

28、io3；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，反应的离子方程式是 alo2- +4h+=al 3+ +2ho；(4) 5.1g氧化铝的物质的量是5.1g0.05mol， n(al 3+ )=0.1mol ，n(nh3h2o)=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/mol=7.8g 。10 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程式_。【答案