杭州高考化学硅及其化合物推断题的综合题试题

杭州高考化学硅及其化合物推断题的综合题试题一、硅及其化合物1．A、B、C、D、E五种物质之间的相互转换关系如图所示。已知：A为单质，可用于制造计算机芯片，E为无色有毒气体。回答下列问题：（1）B在物质分类上属于___(填“酸性氧化物”或“碱性氧化物”)。（2）反应①的化学方程式为___。（3）反应②的化学方程式为___。（4）在D的溶液中通入过量CO2气体的离子方程式为___。【答案】酸性氧化物SiO2+2CSi+2CO↑SiO2+CaOCaSiO3SiO32-+2H2O+2CO2=2HCO3-+H2SiO3↓【解析】【分析】A为单质，可用于制造计算机芯片，则A为Si，E为无色有毒气体，结合转化关系可知，B为SiO2，SiO2与碳反应生成Si、CO，所以E为CO；SiO2与CaO反应生成C为CaSiO3；SiO2与NaOH反应生成Na2SiO3和水。据此解答。【详解】（1）B为SiO2，能与碱反应生成盐和水，属于酸性氧化物，故答案为：酸性氧化物；（2）反应①是SiO2与C反应生成Si、CO，其化学反应方程式为：SiO2+2CSi+2CO↑，故答案为：SiO2+2CSi+2CO↑；（3）反应②是SiO2与CaO反应生成CaSiO3，其化学反应方程式为：SiO2+CaOCaSiO3，故答案为：SiO2+CaOCaSiO3；（4）D为Na2SiO3，其溶液中通入过量CO2，其化学反应方程式为：Na2SiO3+2H2O+2CO2＝2NaHCO3+H2SiO3↓，其离子方程式为：SiO32-+2H2O+2CO2=2HCO3-+H2SiO3↓，故答案为：SiO32-+2H2O+2CO2=2HCO3-+H2SiO3↓。2．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Mg2Z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↑+Mg2SiMg2Si+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+4Mg2MgO+Mg2Si。（2）由Mg2Z生成Y的化学反应方程式为：Mg2Si+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。3．A，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H2O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】CaSiO3SiO2+2NaOH=NaSiO3+H2OSiO32-+2CO2+2H2O=H2SiO3↓+2HCO3-C,D【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SiO2，E为CO；由“B+NaOH→D+H2O”可得D为Na2SiO3；由“B+CaO→C”可得C为CaSiO3；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：CaSiO3；（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H2SiO3；由于CO2过量，则反应生成HCO3-，故该反应的离子方程式为：SiO32-+2CO2+2H2O=H2SiO3↓+2HCO3-；（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。4．已知A，B，C，D均含有同一种元素，A为单质，根据下图所示的物质之间的转化关系，回答下列有关问题。①写出A、B、C、D各物质的名称：A________，B________，C________，D_______；②写出A→D的化学方程式：_______________。③写出下列变化的离子方程式：B→C______________________________；D→B______________________________。【答案】硅硅酸钠硅酸二氧化硅Si+O2SiO2SiO32-+CO2+H2O=H2SiO3↓+CO32-SiO2+2OH-=SiO32-+H2O【解析】【分析】A是单质，A可以与NaOH溶液反应，A与O2在高温下反应产生的氧化物可以与碳在高温下反应产生A单质，可知A为Si单质；Si与氧气反应生成的D为SiO2；Si与NaOH反应生成B为硅酸钠，硅酸钠与二氧化碳反应生成的C为H2SiO3，硅酸受热分解得D为SiO2，SiO2与NaOH反应生成硅酸钠，符合各物质转化关系，据此答题。【详解】综上所述可知可知A为硅，B为硅酸钠，C为硅酸，D为二氧化硅。①根据上面的分析可知，A为硅，B为硅酸钠，C为硅酸，D为二氧化硅；②A为Si，D为二氧化硅，硅与氧气在高温下反应生成SiO2，该反应的化学方程式为：Si+O2SiO2；③B是Na2SiO3，C是H2SiO3，向Na2SiO3水溶液中通入CO2气体，会发生反应产生硅酸和碳酸钠，反应的离子方程式为：SiO32-+CO2+H2O=H2SiO3↓+CO32-；D是SiO2，B是Na2SiO3，SiO2与NaOH溶液反应产生硅酸钠和水，反应的离子方程式为：SiO2+2OH-=SiO32-+H2O。【点睛】本题考查无机物推断的知识，明确硅和二氧化硅的性质为解答关键，注意掌握常见元素化合物性质，试题有利于提高学生的分析能力及逻辑推理能力。5．X、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H2CuO2Mg+CO22MgO+CSiO2+2CSi+2CO【解析】【分析】Z为绿色植物光合作用后的产物之一，应为O2，X+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SiO2+2CSi+2CO。6．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】4NH3+5O24NO+6H2OSi3N4极性非极性H2O2HO2-+H+2H2O22H2O+O2↑2H2O2+N2H4=N2↑+4H2OSiO2+2CSi+2CO↑【解析】【分析】A是工业制取硝酸的主要原料之一，则A是NH3；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，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N2H4；C是工业制光导纤维的主要原料，C是SiO2；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H2O2，C是SiO2，D是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Si3N4，E是N2H4，在该物质的分子中含有N-H极性共价键和N-N非极性共价键，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O2，反应的化学方程式为：2H2O22H2O+O2↑；(4)H2O2与N2H4会发生反应，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：2H2O2+N2H4=N2↑+4H2O；(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：SiO2+2CSi+2CO↑。由于光线在SiO2中会全反射，因此也可用作制光导纤维的原料。7．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X＞Y，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。①将Y的饱和溶液滴入沸水中，继续加热可得红褐色液体丙，证明丙的操作、现象及结论是___________________________________________________。②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）③当X与甲1:1充分反应的离子方程式：_________________________。【答案】O2（S、N2等）H2SiO3NaCl一束光照射M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+2Fe2++2Br-+2Cl2=2Fe3++Br2+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：2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑，2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2，H2S+SO2=H2O+S↓，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：；（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溶液含Fe2+；Y溶液能使KSCN溶液变红，则Y溶液含有Fe3+；①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；②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+；③X与甲1:1充分反应的离子方程式：2Fe2++2Br-+2Cl2=2Fe3++Br2+4Cl-8．下图中的A~H是中学化学中常见的八种物质，所有物质均由短周期元素组成，其中B、F、H都含有同一种元素；B、D、E为单质，其他为化合物，常温常压下C为无色液体，D、E为气体；H的晶体熔点高、硬度大、闪烁着晶莹的光泽。A~H之间的转化关系如图所示。（1）C的化学式为__________________、A的电子式为_____________；（2）A、B的混合物加C后，可能发生的反应的化学方程式为___________________________、_____________________________________；（3）向F溶液中逐渐滴入盐酸直至过量，若看到的现象是先出现白色沉淀后沉淀消失，写出符合现象的离子方程式______________________________________，与之对应的D、E恰好完全反应生成C时A与B的物质的量之比为：________；【答案】H2O2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑（或2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑）AlO2-+H++H2O=Al(OH)3↓、Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O3：2【解析】【分析】常温常压下C为无色液体，且D、E两种气体经点燃得到C，则C为H2O，D、E为H2和O2。根据H的性质，可以推出H为SiO2（石英）或Al2O3（刚玉）。B、H含有同一物质，且B为单质，则B为Si或Al。和H2O放出O2的物质是Na2O2，则A为Na2O2。Na2O2和H2O反应后，生成NaOH可以和别的物质反应生成H2等。从A、B和A、H的反应可以判断，D为H2，E为O2。当H为Al2O3时，B为Al，F、G为NaOH、NaAlO2；当H为SiO2时，B为Si，F、G为Na2SiO3、NaOH。【详解】（1）经分析，C为H2O，A为Na2O2，其电子式为：；（2）当B为Si时，该反应为2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑、Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑；当B为Al时，该反应为2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑、2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑；（3）向F中滴加过量盐酸，先是有白色沉淀生成，然后沉淀消失，则F为NaAlO2，离子方程式为AlO2-+H++H2O=Al(OH)3↓、Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O；B为Al，D为H2，E为O2，若D、E恰好完全反应，设n(O2)=1mol，则n(H2)=2mol，则n(Na2O2)=2mol，n(Al)=mol，则n(Na2O2)：n(Al)=3：2。9．云母是一种重要的硅酸盐，它具有韧度、弹性、透明度、高介电强度、化学惰性和热稳定性。白云母可看作叶腊石中1/4的SiⅣ被AlⅢ所取代，再由KⅠ平衡其电荷后形成的。而叶腊石可以看作SiO2中有1/3的SiⅣ被AlⅢ取代，再由KⅠ平衡其电荷形成的。(1)白云母写成氧化物形式的化学式为_______________。(2)研究表明，在硅酸盐中，AlⅢ很容易取代SiⅣ，取代后不会引起原硅酸盐结构大的变化。从立体几何的知识看，AlⅢ与SiⅣ最直接的关系是_______________。(3)黑云母的化学式为KMg3AlSi3O10(OH)2，在水与二氧化碳的同时作用下，风化为高岭土［AI2Si2O5(OH)4］。①写出离子反应方程式_______________。②上述反应为什么能够发生_______________③风化后Al为什么不能以Al3＋形式被地下水溶解_______________【答案】K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2OAlⅢ与SiⅣ的半径相近，插入后不会引起结构改变2KMg3AlSi3O10(OH)2＋14H2CO3＋H2O=2K＋＋6Mg2＋＋14HCO3－＋4H4SiO4＋Al2Si2O5(OH)4碳酸较硅酸酸性强，强酸可取代弱酸中性条件下Al3＋完全水解，主要以沉淀形式存在【解析】【分析】【详解】(1)由复杂硅酸盐改写成氧化物形式的一般原则是先写一系列金属氧化物，并按金属活动性顺序排列，较活泼的金属氧化物写在前面，再写SiO2，含有氢元素的H2O最后写，氧化物之间加黑点隔开，各氧化物的系数均为整数，并写在相应氧化物前面，写成氧化物后，原化学式中的各元素、原子的个数比应保持不变，因此白云母写成氧化物形式的化学式为K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O，故答案为：K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O；(2)从立体几何的知识来看，由于AlⅢ与SiⅣ的半径相近，在硅酸盐中，AlⅢ插入后很容易取代SiⅣ，不会引起原硅酸盐结构大的变化，故答案为：AlⅢ与SiⅣ的半径相近，插入后不会引起结构改变；(3)①由题干信息可知，黑云母在水与二氧化碳的同时作用下，风化为高岭土［AI2Si2O5(OH)4］，反应的离子方程式为2KMg3AlSi3O10(OH)2＋14H2CO3＋H2O=2K＋＋6Mg2＋＋14HCO3－＋4H4SiO4＋Al2Si2O5(OH)4，故答案为：2KMg3AlSi3O10(OH)2＋14H2CO3＋H2O=2K＋＋6Mg2＋＋14HCO3－＋4H4SiO4＋Al2Si2O5(OH)4；②上述反应中碳酸与黑云母反应生成了硅酸，因为碳酸的酸性比硅酸强，可以强酸制弱酸，所以上述反应可以发生，故答案为：碳酸较硅酸酸性强，强酸可取代弱酸；③由于中性条件下Al3＋完全水解，主要以Al(OH)3的沉淀形式存在，因此风化后Al为什么不能以Al3＋形式被地下水溶解，故答案为：中性条件下Al3＋完全水解，主要以沉淀形式存在。10．中国传统文化是人类文明的瑰宝，古代文献中记载了大量古代化学的研究成果。回答下面问题：(1)我国最原始的陶瓷约出现在距今12000年前，制作瓷器所用的原料是高岭士，其晶体化学式是Al4[Si4O10](OH)8，用氧化物表示其组成为______________。(2)《本草纲目》中记载：“(火药)乃焰消(KNO3)、硫磺、杉木炭所合，以为烽燧铳机诸药者。”反应原理为：S+2KNO3+3CK2S+N2↑+3CO2↑，该反应的氧化剂是_________，反应转移4mol电子时，被S氧化的C有____________mol