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1、备战高考化学培优 ( 含解析 ) 之硅及其化合物推断题及答案解析一、硅及其化合物1 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】 Mg2Si2+2433 42Mg+ 2OH= Mg(OH) 3SiH +4NH = Si N +12H 【解析】【分析
2、】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2812.0 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28162SiH4；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，该耐高温材料不是氧化铝，而应为氧化镁，镁元素的质量为2416.0 g =9.6g，白色沉淀为氢氧化镁，溶24 16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Mg 2Si；（2） CD是硫酸镁与过量
3、氢氧化钠反应生成氢氧化镁的过程，其离子方程式为：Mg2+ 2OH = Mg(OH)2，故答案为Mg 2+ 2OH = Mg(OH)2；（3） NH3与 SiH4 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，仅含两种元素，摩尔质量为140 g mol 1Si3N4 和 H2，其化学方程式为： 3SiH4+4NH3=，则该化合物为342Si N+12H ，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物的用量对产物的影响效果。2 已知 A 是灰黑
4、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
5、硅酸钠，硅酸钠与二氧化碳反应生成的C 为 H2323D 为SiO ， H 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 H2SiO3， H2SiO3 受热分解得 D 为SiO ， SiO 与 NaOH 溶液反应生成 Na SiO 。2223(1)根据上面的分析可知，A 为 Si， B 为 Na2S
6、iO3， C 为 H2SiO3 ， D 为 SiO2；(2)A 为 Si， D 为 SiO2， SiO2 与碳单质在高温下反应生成单质Si，反应的化学方程式为SiO2+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。3 设计如下实验探究某矿石（仅含四种短周期元素）的组成和性质，已知矿石含有
7、一定的结晶水：（1）矿石的组成元素是H、 O 和 _、 _（填元素符号），化学式为_ 。（2）白色粉末3 溶于 NaOH 溶液的离子方程式是_。【答案】 Mg， SiMgSiO32H2O2OH- SiO2=SiO32- H2O【解析】根据流程图，矿石灼烧后生成无色气体1，冷凝后得到无色液体1，该无色液体为水，质量为 3.6g，物质的量为0.2mol ；白色粉末 2 能够溶于过量盐酸，得到白色胶状沉淀2，和无色溶液 3；根据盐酸提供的氢离子和氯离子分析，白色胶状沉淀2可能是氯化银沉淀或硅酸沉淀；白色胶状沉淀2 灼烧得到白色粉末3，该物质能够溶于氢氧化钠溶液，说明白色粉末为二氧化硅，不可能为氯化银
8、，因此白色胶状沉淀2 为硅酸；无色溶液 3 中加入过量氢氧化钠得到白色沉淀，说明白色沉淀3 为氢氧化镁 ， 5.8g 氢氧化镁的物质的量为0.1mol ，因此白色粉末2 中含有 4g 氧化镁和6g 二氧化硅，因此白色粉末2 为硅酸镁 。(1)根据上述分析，矿石的组成元素是H、 O、 Mg 和 Si，硅酸镁的质量为10g，物质的量为10 g=0.1mol，水的物质的量为3.6g=0.2mol ，因此化学式为MgSiO 2H O，故100 g / mol18g / mol32答案为 Mg ； Si； MgSiO32H2O；(2)白色粉末3 为二氧化硅，-232-2溶于 NaOH 溶液的离子方程式为
9、 2OH SiO =SiO H O，故答案为2OH-232-2 SiO =SiOH O。点睛：本题考查了物质的组成和性质的推断。本题的难点是白色胶状沉淀2 和白色粉末 3的判断，可以根据反应物中有盐酸结合白色粉末3 能够与氢氧化钠溶液反应考虑。4 常见物质之间的转化如下图所示：其中 B 常被用于制造光导纤维，其对应的单质的结构与金刚石的结构是相似的。（ 1）试推测： A_，F_(写化学式 )（ 2）试写出反应的离子方程式 ： _。（ 3）写出反应的化学方程式 _。（ 4）在反应中，碳的作用是 _，当生成 1molA 时，转移电子的数目为_。【答案】 Si H+H2O SiO2+2CSi+2CO
10、还原剂 2.408242SiO3 SiO2+20H =SiO32 l0【解析】本题考查无机框图推断题，B 常用于制造光导纤维，即B 为 SiO2，反应工业上制取粗硅的反应，发生2C SiO2Si 2CO， A 为 Si ， D 为 CO，反应 SiO 2 属于酸性氧化物，与氢氧化钠反应，即2 H2 O，反应是 CO与 O2 反应生成 CO2，利SiO2 2OH =SiO3用硅酸的酸性弱于碳酸，即反应是22SiO3 CO2 H2O=H2SiO3 CO3 ，（ 1）根据上述分析， A 为 Si ， F 为 HSiO ；（ 2）反应的离子反应方程式为2 SiO 2OH =SiO HO；23232（3
11、）反应的方程式为：2C SiO2Si 2CO；（ 4）根据反应方程式，C 的化合价由0 价 +2 价，化合价升高， C 作还原剂， Si 的化合价由4 价0价，化合价降低4 价，因此生成 1molSi ，转移电子物质的量为4mol ，转移电子的数目是 4NA。点睛：本题相对比较简单，熟记光导纤维的成分是SiO2，工业上制取硅，注意生成的是CO，不是 CO，同时注意（4），问题是转移电子的数目，不是转移电子的物质的量。25X、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
12、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+CO2MgO+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
13、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已知 A 与 D 均为非金属单质，其中A 有多种同素异形体，其转化关系如下图。请回答：
14、（1）反应 为工业制粗硅原理，写出E 的化学式：。（2）反应 的化学方程式为。【答案】（ 1） CO； (2)2Mg CO22MgO C。【解析】试题分析：（1）反应 制取粗硅，常用C 和 SiO2 的反应： 2C SiO2Si 2CO， D 为非金属单质，则D 为 Si， E 为 CO；（ 2）C 和 O2 反应生成CO2，反应 是： CO； (2)2Mg CO22MgO C。考点：考查工业制硅、镁和CO2 的反应等知识。7 下图中的AH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
15、，D、 E 为气体； H 的晶体熔点高、硬度大、闪烁着晶莹的光泽。AH 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_ ，与之对应的好完全反应生成C 时 A 与 B 的物质的量之比为：_；D、 E 恰【答案】H2O2Na2 O2+2H2O=4NaOH+O2-Si+2NaOH+HO=Na2 SiO3+2H2（或 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2 ） AlO2
16、+H+H2O=Al(OH)3 、 Al(OH)3+3H+=Al3+3H2 O 3： 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O 。根据 H 的性质，可以推出H 为 SiO（石英）或Al O（刚玉）。 B、 H 含有同一物质，2223且 B 为单质，则 B 为 Si 或 Al。和 H222 22 22 2和O 放出 O 的物质是Na O ，则 A 为 Na O。 Na OH2O 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 H222 322，E 为 O 。
17、当 H 为 Al O时， B 为 Al， F、G 为 NaOH、 NaAlO；当 H 为 SiO时， B 为 Si， F、 G 为 Na2SiO3、 NaOH。【详解】（1）经分析， C 为 H22 2；O， A 为 Na O ，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
18、子方程式为 AlO2- + 233+3+222，若+H +H O=Al(OH)、Al(OH) +3H=Al +3H O；B 为 Al， D为 H ，E 为 OD、 E 恰好完全反应，设n(O )=1mol ，则 n(H )=2mol ，则 n(Na O )=2mol ， n(Al)=mol ，则222243n(Na2O2)： n(Al)=3： 2。8A、 B、 C、 D 都是初中化学中的常见物质，具有如图所示的转化关系（反应条件、有些反应物或产 物已略去）：（1）若 A 是一种白色难溶于水的钙盐，由三种元素组成，C 是大气循环中的一种重要物质则 B 的化学式是 _， C 和 D 反应生成A 的
19、化学方程式是_。（2）若 A 是无色液体， D 是一种黑色固体，则C 的化学式是 _，由 B 生成 D 的化学方程式为 _。（3）若 A 是碳酸氢钠，且已知碳酸氢钠受热可分解为碳酸钠、二氧化碳和水，写出过量的气体 C 与 D 溶液反应生成A 的化学方程式。【答案】（ 1） CaO（ 1 分）； CO2232分）+Ca（ OH）=CaCO +H O（ 2（2） H2223 4分）（ 1分）； 2Cu+O2CuO（或者 3Fe+2OFe O ）（ 2（ 3） CO2+NaOH=NaHCO3（ 2 分）【解析】试题分析：（1）若 A 是一种白色难溶于水的钙盐，由三种元素组成，C 是大气循环中的一种重
20、要物质，所以 C 是 CO2， A 是碳酸钙。碳酸钙高温分解生成氧化钙和2B 是氧化CO ，即钙，氧化钙溶于水生成氢氧化钙，氢氧化钙吸收CO2生成碳酸钙，即D 是氢氧化钙，所以B 的化学式是 CaO， C 和 D 反应生成 A 的化学方程式是CO2+Ca（ OH） 2=CaCO3 +H2O。（2）若 A 是无色液体，则A 是水。 D 是一种黑色固体，则 D 是氧化铜或四氧化三铁，因此 B 是氧气，C 是氢气，则 C 的化学式是H222CuO，由 B 生成 D 的化学方程式为 2Cu+O或者 3Fe+2O23 4Fe O 。（3）若 A 是碳酸氢钠，且已知碳酸氢钠受热可分解为碳酸钠、二氧化碳和水
21、，则气体C是 CO2， D 是氢氧化钠，因此过量的气体C 与 D 溶液反应生成 A 的化学方程式为CO +NaOH=NaHCO 。23考点：考查无机框图题推断9 （ 15分）材料科学是近年来与化学有关的科学研究热点。某新型无机非金属材料K 由两种非金属元素组成。它是一种超硬物质，具有耐磨、耐腐蚀、抗冷热冲击、抗氧化的特征。它是以中学化学中常见物质为原料来生产的。下图虚线框内的其它转化是为探究C 的组成而设。G、 F、 H 均为难溶于水的白色固体；图中C、 H、 K 均为含A 元素。其余物质均为中学化学中常见物质。请回答下列问题：（1）实验室通常用 MnO2制取气体 B，发生该反应的化学方程式为
22、 ，为防止气体 B 污染环境通常用（填化学式）溶液吸收，反应的离子方程式为（2）化合物 H 与碳混合加强热可制得单质A，该反应中氧化剂与还原剂的物质的量比为（ 3）写出反应的化学方程式3D=K+8X,K的化学式为， X 的化学式为。（4） K 抗腐蚀能力很强，但易被氢氟酸腐蚀，K 与氢氟酸反应生成一种气体和一种盐，此盐中存在的化学键类型有。（5）写出反应的化学方程式。2222分） NaOH；（2-【答案】（ 1） MnO+4HCl( 浓 )MnCl + Cl+2 H O；（ 21 分） Cl +2 OH =Cl - + ClO - + H 2O；（ 2 分）（ 2） 1:2 （2 分）（ 3）
23、 Si 3N4，（ 2 分） NH3；（ 2 分）（4）离子键、共价键（或极性共价键）（2 分）（ 5） SiCl 4+ 8NH3= Si(NH 2) 4+4NHCl. （ 2 分）【解析】试题分析： G、 F、 H均为难溶于水的白色固体，E 与硝酸银溶液产生白色沉淀，则G是氯化银沉淀，氯化银不溶于稀硝酸，说明E 中含有氯离子； H 是白色固体，与氢氧化钠溶液反应，而与氢氧化钠溶液反应的白色固体可能是二氧化硅、氧化铝，但A 元素是非金属元素，所以 H 是二氧化硅，所以 F 是硅酸， I 是硅酸钠。则C 是氯化硅， B 是氯气。氯化硅与过量氨气反应生成 D是 Si(NH 2) 4。（ 1）实验室
24、用浓盐酸和二氧化锰加热制取氯气，化学方程式为MnO2+4HCl( 浓 )MnCl2+Cl 2 +2 H 2O；氯气有毒，通常用NaOH溶液吸收，生成氯化钠、次氯酸钠、水，离子方程式为 Cl 2+2 OH- = Cl - + ClO - + H 2O；（ 2 ） 二 氧 化 硅 与 C 在 高 温 下 发 生 置 换 反 应 生 成 Si和 CO， 化 学 方 程 式 为SiO +2C2CO +Si 该反应的氧化剂是二氧化硅，还原剂是C，所以氧化剂与还原剂的物2质的量比为 1:2 ；（3）反应的化学方程式3D=K+8X， K 由两种非金属元素组成，根据元素守恒，则K 中含有 3 个 Si 原子，
25、所以 K 是 Si 3N4，其余原子在X 中，所以 X 是 NH3；（4） SiN 与氢氟酸反应生成一种气体和一种盐，该气体是SiF，则盐是 NHF，铵盐中含3444有离子键、共价键；（ 5 ）反应是氯化硅与过量的氨气反应生成Si(NH 2) 4和氯化铵，化学方程式是SiCl 4+8NH3= Si(NH 2) 4+4NHCl.考点：考查物质的推断，化学性质的应用，化学方程式、离子方程式的书写10 铝硅合金材料性能优良。铝土矿（含30% SiO22 32 3、 40. 8%Al O和少量 Fe O 等）干法制取该合金的工艺如下：（1）焙烧除铁反应：4(NH4)2SO4+Fe2O32NH4Fe(S
26、O4)2+3H2O+6NH3（少部分Al2 O3 发生类似反应）。氧化物转化为硫酸盐的百分率与温度的关系如下图，最适宜焙烧温度为_。指出气体I 的用途_（任写一种）。（2）操作包括：加水溶解、过滤 _、 _ 。若所得溶液中加入过量溶液，含铝微粒发生反应的离子方程式为_NaOH（ 3）用焦炭还原 SiO2 发生反应的化学方程式为 _【答案】 300 制氮肥或用硫酸吸收气体（氨气）循环到焙烧过程中洗涤干燥Al 3+4OH -=AlO2-+2H O2C+SiO22CO +Si2【解析】【分析】铝土矿（含 30% SiO2、40. 8%2 32 3等）加硫酸铵焙烧，2 3转化为Al O和少量 Fe O
27、Fe ONH Fe(SO )同时生成氨气，加水溶解、过滤，滤渣为SiO 和 Al O ，用焦炭在高温条件下44 2223还原 SiO2 、Al2O3 得到硅铝熔体，在加纯铝搅拌，得到硅铝合金，据此分析解答。【详解】（1）焙烧时尽可能是氧化铁反应，而氧化铝不反应，由图可知在300时，氧化铁转化为硫酸盐的百分率很高，而氧化铝转化为硫酸盐的百分率最低，所以最适宜焙烧温度为300 ；气体为氨气，氨气可以用于制氮肥，也可以用硫酸吸收来备硫酸铵循环到焙烧过程中；故答案为： 300 ；制氮肥或用硫酸吸收气体（氨气）循环到焙烧过程中；（2）由流程分析可知，操作应包括：加水溶解、过滤、洗涤、干燥；溶液中含有铝离子与氢氧根离子生成偏铝酸根离子，其反应的离子方程式为：Al 3+-2-2+4OH =AlO+2H O；故答案为：洗涤；干燥；Al 3+4OH -=AlO 2-+2H 2O；（3）在高温条件下，焦炭与SiO2 反应生成 Si 和 CO，其反应的方程式为：2C+SiO 22CO +Si，故答案为： 2C+SiO 22CO +Si 。【点睛】本题考查了物质分离和提纯基本操作，注重信息与所学知识的结合分析解决问题，侧重知识迁移应用能力的考查，注意把握流程中发生的化学反应为解答的关键。