高考化学压轴题专题复习-硅及其化合物推断题的综合附答案

高考化学压轴题专题复习——硅及其化合物推断题的综合附答案一、硅及其化合物1．在下列物质的转化关系中，A是一种固体单质，且常作半导体材料，E是一种白色沉淀，F是最轻的气体单质。据此填写：（1）B的化学式是____________，目前在现代通迅方面B已被用作_____________主要原料。（2）B和a溶液反应的离子方程式是_____________________。（3）A和a溶液反应的离子方程式是_____________________。（4）C和过量盐酸反应的离子方程式是____________________。【答案】SiO2制光导纤维SiO2＋2OH－=SiO32-＋H2OSi＋2OH－＋H2O=SiO32-＋2H2↑SiO32-＋2H＋=H2SiO3↓【解析】【分析】A是一种固体单质，且常作半导体材料，则A是Si，所以B为SiO2，由图中转化关系可知E为H2SiO3，a为NaOH，C为Na2SiO3，D为H2O，由于F是最轻的气体单质，则F为H2。【详解】A是一种固体单质，且常作半导体材料，则A是Si，所以B为SiO2，由图中转化关系可知E为H2SiO3，a为NaOH，C为Na2SiO3，D为H2O，由于F是最轻的气体单质，则F为H2，（1）B的化学式是SiO2，目前在现代通迅方面B已被用作光导纤维主要原料；（2）B和a溶液反应的离子方程式是SiO2＋2OH－=SiO32-＋H2O；（3）A和a溶液反应的离子方程式是Si＋2OH－＋H2O=SiO32-＋2H2↑；（4）C和过量盐酸反应的离子方程式是SiO32-＋2H＋=H2SiO3↓。2．A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。①写出生成D和F的化学反应方程式：____________________、__________________。②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【答案】氢氟酸SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2OSiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑Na2SiO3＋CO2＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3↓ABC【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Na2SiO3。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H2SiO3。【详解】（1）SiO2易与氢氟酸发生反应，故答案为：氢氟酸；；（2）①根据分析可知答案为：；；②A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SiO2，会在高温下与纯碱反应，故B项错误；C项瓷坩埚中含有SiO2，会在高温下与纯碱反应，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。3．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】MgSi2MgO·SiO2光导纤维等合理即可SiO2+2OH-=SiO32-+H2O【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，灼烧后生成二氧化硅，质量为1.8g，则物质的量为，二氧化硅能溶于NaOH溶液生成Na2SiO3，橄榄石与过量盐酸反应后的无色溶液，与过量的NaOH溶液反应后，生成白色沉淀，该沉淀应是Mg(OH)2，质量为3.48g，则物质的量为，因此该化合物中，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溶液反应的离子方程式为：SiO2+2OH-=SiO32-+H2O，本题答案为：SiO2+2OH-=SiO32-+H2O。4．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。5．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。6．图中X、Y、Z为单质，其它为化合物，它们之间存在如图转化关系（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，能与氢氟酸反应。回答下列问题：（1）1molE中含有mol化学键；M中存在的化学键类型为；R的化学式是______________________。（2）一定条件下，Z与H2反应生成ZH4，ZH4的电子式为___________________。（3）写出A与Al反应转化为X的化学方程式。（4）写出A和D的稀溶液反应生成G的离子方程式并标出电子转移的方向和数目。【答案】（1）4离子键、共价键H2SiO3（或H4SiO4）（2）（3）8Al+3Fe3O49Fe+4Al2O3（需加入反应条件）（4）【解析】【分析】A为磁性氧化铁，即四氧化三铁，则X为铁，Y为氧气，D为硝酸，G为硝酸铁，E为不溶于水的酸性氧化物，则为二氧化硅，Z为硅，M为硅酸钠，R为硅酸胶体。【详解】(1)1个“SiO2”的结构为，在此结构片断中，含有的共价键数目为2+4×=4，则1molSiO2中含有4摩尔Si-O键。M为硅酸钠，Na+与SiO32-之间存在离子键，SiO32-内Si原子与O原子间存在共价键。Na2SiO3与HNO3发生复分解反应，生成的R为H2SiO3（或H4SiO4）。答案为：4；离子键、共价键；H2SiO3(或H4SiO4)；(2)二氧化硅和氢气反应生成四氢化硅，其电子式为：。答案为：；(3)铝和四氧化三铁反应生成氧化铝和铁，方程式为：8Al+3Fe3O49Fe+4Al2O3。答案为：8Al+3Fe3O49Fe+4Al2O3；(4)四氧化三铁和硝酸反应生成硝酸铁、一氧化氮和水，离子方程式为：。答案为：。【点睛】无机推断题必须抓住突破口，抓住物质的特征，例如磁性氧化铁为四氧化三铁，酸性氧化物能和氢氟酸反应的物质为二氧化硅。红褐色沉淀为氢氧化铁等。有些反应的条件也可做为突破口，例如使用催化剂的反应有：7．A、B、C、D均为中学化学常见的纯净物，A是单质。它们之间有如下的反应关系：（1）若B是气态氢化物。C、D是氧化物且会造成光化学烟雾污染。写③反应的化学方程式_________。（2）若D物质具有两性，②③反应均要用强碱溶液，④反应是通入过量的一种引起温室效应的主要气体。写④反应离子方程式_________________________________。（3）若A是太阳能电池用的光伏材料。C、D为钠盐，两种物质中除钠、氧外的元素均为同一主族，且溶液均显碱性。写出②反应的化学方程式_____________________________。（4）若A是当今应用最广泛的金属。④反应用到A，②⑤反应均用到同一种非金属单质。C的溶液用于蚀刻印刷铜电路板，写出该反应的离子方程式____________________________________。【答案】4NH3+5O24NO+6H2OAlO2-+2H2O+CO2=Al(OH)3↓+HCO3-Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+【解析】【分析】【详解】（1）C、D是氧化物且会造成光化学烟雾污染，氮的氧化物会造成光化学污染，所以C、D是氮的氧化物，则B是氨气；A是氮气，C为NO，D为二氧化氮，氨气与氧气催化氧化为NO和水，化学方程式为4NH3+5O24NO+6H2O；（2）造成温室效应的气体是二氧化碳，若D物质具有两性，②③反应均要用强碱溶液，则A是Al，B是氧化铝，与强碱反应生成偏铝酸盐，则D是氢氧化铝，④反应是通入过量二氧化碳，生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢根离子，离子方程式为AlO2-+2H2O+CO2=Al(OH)3↓+HCO3-；（3）太阳能电池的材料是Si，所以A是Si，C中含有Si元素，与Si同主族的元素为C，则C、D为硅酸钠和碳酸钠，碳酸钠与二氧化硅高温反应生成硅酸钠和二氧化碳，则②反应是Si与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和氢气，化学方程式为Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑；（4）C的溶液用于蚀刻印刷铜电路板，即铁离子与Cu的反应，所以A是Fe，则C是氯化铁，B是氧化铁，②⑤反应均用到同一种非金属单质氯气，所以氯化铁与Cu反应的离子方程式为Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+。8．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CO2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2CaO·5MgO·8SiO2·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FeSO4不被空气中的氧气氧化Ca(ClO)2强氧化SiO2+4HF=SiF4↑+2H2OCaO·Al2O3·2SiO22Al+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=2Na2CO3+O2；（2）亚铁离子具有还原性，易被氧化，故答案为保护FeSO4不被空气中的氧气氧化；（3）漂白粉主要成分氯化钙、次氯酸钙，有效成分次氯酸钙，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。9．已知：Pb的化合价只有＋2、＋4，且＋4价的Pb具有强氧化性，常温下能氧化浓HCl生成Cl2；PbO2不稳定，随温度升高按下列顺序逐步分解：PbO2→Pb2O3→Pb3O4→PbO。现将amolPbO2加热分解，收集产生的O2；加热反应后所得固体中，Pb2＋占Pb元素的物质的量分数为x；向加热后所得固体中加入足量的浓盐酸，收集产生的Cl2。两步反应中收集的O2和Cl2的物质的量之和为ymol。（1）若Fe3O4可表示为FeO·Fe2O3，则Pb3O4可表示为_____________________________（2）试写出Pb2O3与浓盐酸反应的化学方程式____________________________________（3）通过计算确定y与a、x的函数关系式____________________________。【答案】2PbO·PbO2Pb2O3+6HCl=2PbCl2+Cl2+3H2Oy=a（1-）【解析】【详解】（1）Pb在化合物里显+2价或+4价，根据化合价代数和为零的原则写出Pb的两种氧化物形式为：PbO和PbO2，那么Pb2O3的氧化物的表示形式可以写成PbO•PbO2；（2）Pb2O3中Pb的化合价只有+2、+4，再根据化合价代数和等于零，求得Pb的总化合价为+3价，即可确定Pb2O3中有一个+4价、有一个+2价，且+4价的Pb具有强氧化性，能氧化浓盐酸生成Cl2，本身被还原成+2价Pb，生成PbCl2，根据元素守恒得反应物与生成物：Pb2O3+HCl（浓）=PbCl2+Cl2↑+H2O，根据化合价升降法配平该氧化还原反应，Pb2O3中一个+4价的Pb降低到+2价，降低2价；HCl（浓）中-1价的Cl上升到0价生成Cl2，上升1价*2，所以Pb2O3和Cl2前面的计量数都为1，根据原子守恒配平其它物质前计量数，得各物质前计量数为1、6、2、1、3，故方程式为Pb2O3+6HCl（浓）=2PbCl2+Cl2↑+3H2O；（3）根据题意：amolPbO2分解所得混合物中n（Pb2+）=axmol、n（Pb4+）=（a-ax）mol.在反应过程中amolPbO2中+4价的Pb具有强氧化性作氧化剂，+4价的Pb最终全部降低为+2价，根据得失电子守恒：先加热分解生成O2，得n（O2）═2ax/4="ax/2"mol；后再与足量的浓盐酸反应生成Cl2，得n（Cl2）═（a-ax）mol*2/2=（a-ax）mol，则y═n（O2）+n（Cl2）═mol+（a-ax）mol=a（1-）mol。10．请按要求完成下列各题：（1）硫单质与浓硫酸在加热条件下反应的化学方程式__________________（2）在水玻璃中通入过量二氧化碳，其总反应的离子方程式为_________________________________（3）将一小块钠投入到盛溶液的烧杯中，剧烈反应，放出气体并生成蓝色沉淀，其总反应的离子方程式为_________________________________（4）