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1、2020-2021 上海化学硅及其化合物推断题的专项培优易错试卷练习题一、硅及其化合物1 A、 B、 C、 D、 E 五种物质中均含有同一种非金属元素，它们能发生如图所示的转化关系，该元素 ( 用 R 表示 ) 的单质能与NaOH溶液反应生成盐(Na2RO3) 和氢气。请回答下列问题：(1) 写出各物质的化学式： A_； B_； C_； D_； E_。(2) 写出反应的化学方程式： _ ，该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 _。(3) 写出反应的离子方程式： _ 。(4) 写出反应的离子方程式： _ 。(5)H 2CO3的酸性强于E 的，请用离子方程式予以证明：_ 。【答案】 SiO2Ca
2、SiO3Na2SiO3 Si H2SiO3SiO2 2CSi2CO 1 2 Si 2OH2 - 2H2- Ca2 CaSiO2- CO2-H2O SiO32SiO33SiO32 H2OH2SiO3 CO3【解析】【分析】A、 B、 C、 D、E 五种物质中均含有同一种非金属元素，该元素（用R 表示）的单质能与NaOH 溶液反应生成盐 ( Na RO ) 和氢气，则可推知该元素为硅元素，根据题中各物质转化23关系，结合硅及其化合物相关知识可知，A 与焦碳高温下生成 D，则 A 为 SiO2， D 为 Si， C为Na2 3323SiO ，根据反应或反应都可推得B 为 CaSiO，根据反应推知 E
3、 为 H SiO 。【详解】（1）根据上面的分析可知，A 为 SiO232323， B 为 CaSiO ，C为 Na SiO， D 为 Si，E 为 H SiO；（2）反应的化学方程式为SiO2 2CSi 2CO，根据方程式可知，该反应中氧化剂是个与还原剂碳的物质的量之比为1： 2；（ 3）反应的离子方程式为 Si 2OH H2 O SiO32- 2H2；（ 4）反应的离子方程式为 SiO32- Ca2 CaSiO3；（5） H2 3的酸性强于2323COH SiO ，根据复分解反应的规律：强酸制取弱酸，则可以向Na SiO的水溶液中通入CO2 气体，发生反应产生硅酸和碳酸钠，反应的离子方程式
4、是：SiO32- CO2 H2O H2SiO3 CO32- 。2 绿矾 (FeSO4?7H2O)可用做净水剂、除草剂等。某研究小组测定了硫酸矿焙烧后的烧渣中主要成分 (Fe2 O3、 Al2O3 和 SiO2，不考虑其它杂质 )的含量并制备了绿矾，流程如下：请回答下列问题：(1)溶液 A 中含有的阴离子主要有AlO2-、 SiO32- 和 _。(2)试剂 C 是 _。(3)中反应的离子方程式是 _、 _。(4)烧渣中 Fe2O3、 Al2O3 和 SiO2 的物质的量之比是 _ 。-3+2+2+【答案】 OH 稀硫酸Fe+2Fe=3FeFe+2H =Fe +H2 5： 5：1【解析】【分析】烧
5、渣主要成分为Fe2 32 322 32反应产生O、 Al O和 SiO，与过量NaOH 溶液混合， Al O和 SiONaAlO、 Na SiO进入溶液A 中， Fe O不能反应进入滤渣，然后过滤得到的固体B 为 Fe O3223232为 8.0g，溶液 A 中含有 Na+、 AlO2-、 SiO32-和 OH-，加入过量盐酸， AlO2- 转化为 Al3+， SiO32-反应形成 H2SiO3 沉淀，发生反应的离子反应方程式为OH-+H+=H2O、 AlO2-+4H+=Al3+2H2O、32-+2H+2323232为SiO=H SiO ，然后过滤得到的固体F 为 H SiO 沉淀，灼烧 H
6、SiO脱水分解得 SiO0.6g；固体 B 为 Fe O ，向其中加过量试剂C 溶解，因为要制备FeSO?7H O，所以试剂 C2342为稀硫酸，发生反应Fe2O3+6H+=2Fe3+3H2O，所得溶液 D 为硫酸铁和过量稀硫酸的混合溶液，再加试剂E 将三价铁还原成二价铁，则试剂E 为 Fe 单质，最后将硫酸亚铁溶液进行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到绿矾，据此分析。【详解】(1)通过以上分析知，溶液A 中含有的阴离子主要有AlO2-、 SiO32- 和 OH-；(2)固体 B 为 Fe2O3，向其中加入 H2SO4 反应产生 Fe2(SO4)3，再向该溶液中加入Fe 粉，还原得到 FeSOC 是
7、稀硫酸；4 溶液，因此试剂(3)是 Fe 单质与 Fe2(SO4 )3反应产生 FeSO4 溶液，及与过量的H2SO4 反应产生 FeSO4 和 H2，其中反应的离子方程式是3+2+2+Fe+2Fe=3Fe 、 Fe+2H=Fe +H2；(4)通过以上分析知 Fe O为 8.0g，固体 G 是 SiO ，由于在反应过程中Si 元素没有损失，232所以根据 Si 元素守恒，可知原混合物中含有SiO2为0.6g，则原混合物中2 3质量为Al Om(Al O )=13.7g-8.0g-0.6g=5.1g，则烧渣中Fe O 、 AlO 和 SiO 的物质的量之比n(Fe O )：232323223n(
8、Al2 O3)： n(SiO2)= 8.0 ： 5.1 ： 0.6 =0.05： 0.05： 0.01=5： 5： 1。16010260【点睛】本题考查物质制备，明确流程图中发生的反应及物质分离提纯方法是解答本题关键，掌握元素的 Al、Fe、 Si 元素的单质及化合物的性质是解题的基础，侧重考查学生分析推断及综合应用能力。3A， 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。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。A 为地壳中含请回答：（ 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
9、 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 OSiO22233-C,D+2CO +2H O=H SiO +2HCO【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
10、 SiO ；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23Na SiO 和水，该反应的化学方程式为：2232SiO +2NaOH=Na SiO +H O；（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
11、， 故该反应的离子方程式为： 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。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
12、中，碳的作用是 _，当生成 1molA 时，转移电子的数目为_。【答案】 Si H2 323222Si+2CO还原剂 2.40824SiO SiO +20H =SiO+H O SiO +2C 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 H O，反应是 CO与 O 反应生成 CO，利SiO2 2OH =SiO3222用硅酸的酸性弱于碳酸，即反应是SiO322，（ 1）根据上述分 CO HO=HSiO CO22233
13、析， A 为 Si ， F 为 H2SiO3；（ 2）反应的离子反应方程式为2 H2O；SiO2 2OH =SiO3（3）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SiO ，工业上制取硅，注意生成的是2CO，不是 CO2，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。5 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
14、为 204 g mol -1，其中铁元素的质量分数为 54.9%，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】Fe2 SiO4 或 2FeO?SiO4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3【解析】A J是中学化学中的
15、常见物质，G 是一种红褐色固体，G 为氢氧化铁，则 H 为氢氧化亚铁， 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xFeOySiO204 g mol-1 ，其中铁元素的质量分数2，摩尔质量为为 54.9%，则 x= 20454.9%=2，因此 y=204 72
16、2=1，因此铁橄榄石化学式为56602FeO?SiO。(1)A 为氢氧化钠，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?SiO2；(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。6A、 B、 C、 D、 E 五种物质中均含有同一种非金属元素，他们能发生如图所示的转化关系。若该元素用 R 表示，则 A 为 R 的氧化物， D 与 NaOH 溶液反应生成 C 和 H2。请回答：（ 1）写出对应物质的化学式： A_； C_； E_。（ 2）反应 的化学方程式为： _ 。（
17、3）反应 的离子方程式为： _ 。（4） H2 3的酸性强于 E 的，请用离子方程式予以证明：_ 。CO【答案】 SiO2Na2SiO3 H2SiO3（或 H4SiO4）SiO2 2CSi 2COSi 2OHH2O= SiO32- 2H2SiO32- CO2H2O=H2 SiO3HCO32-或 SiO32- CO2 H2O=H2SiO3 CO32-（写成 H4SiO4 同样给分）【解析】【分析】【详解】试题分析：非金属单质R 能与 NaOH 溶液反应生成盐（ Na2RO3）和氢气，则R 为 Si 元素，由转化关系可知 D 为 Si， A 为 SiO2， B 为 CaSiO3， C 为 Na2S
18、iO3，E 为 H2SiO3，（1）由以上分析可知A 为 SiO2 ， C 为 Na2SiO3，故答案为 SiO2 ；Na2SiO3；（2）反应 的化学方程式为 2C+SiOSi+2CO；（ 3）反应 的离子方程式为 Si+2OH-+H2O=SiO32-+2H2；（ 4） H2CO3 的酸性强于 H2SiO3 的酸性，可在硅酸钠溶液中通入二氧化碳，如生成硅酸沉淀，可说明，反应的离子方程式为SiO2-2-。3+CO2+H2O=H2SiO3 +CO3考点：以硅为载体考查了无机物的推断7 下图是化学中部分常见的氧化物和单质的转化关系。其中，氧化物重要原料，氧化物 c 是一种具有磁性的黑色物质。回答下
19、列问题：f 是制造光导纤维的(1)写出下列物质的化学式：单质F_，氧化物d_。(2)写出下列反应的化学方程式： _ ； _ 。【答案】 SiH2O2Mg CO 2C 2MgOC H 2O(g)CO H2【解析】【分析】氧化物 f 是制造光导纤维的重要原料，f 是 SiO 2 ，氧化物c 是一种具有磁性的黑色物质，c是 Fe 3 O4 ，以此为突破口推出五个置换反应。【详解】氧化物f 是制造光导纤维的重要原料，f 是 SiO 2 ，氧化物 c 是一种具有磁性的黑色物质， c是 Fe 34，反应 2Mg CO2O3 423Fe，反应C 2MgO，反应 Fe O 2C2CO3Fe 4H2O（ g）F
20、e3O4 4H2，反应 CH2O(g)CO H2，反应2CSiO2Si 2CO。（1）根据反应物质的化学式：单质F 为 Si ，结合反应氧化物d 为 H2O 。（）反应和的化学方程式：2Mg COC 2MgOC H O(g)CO H 。22228 某固体混合物 X 可能由 Na2O2、 Al2O3、 Fe2O3、 Cu 、SiO2 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）步
21、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 Na
22、2O2。（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，固体减少
23、 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Fe2+
24、，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 Fe2O3 的质量为0.02mol 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。9铁橄榄石是天然的铁矿石，可以通过如下反应和相应的数据推知它的化学式。其中AJ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的焰色反应呈黄色， 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。由实验测得铁橄榄石的摩尔质量为204g mol1，其中铁元素的质量分数为54.9%，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 C F的离子方程式 _ 。（ 4）写出 H G的化学方程式 _。【答案】Fe2
26、SiO 42 2Fe 2+Cl 2=2Fe3+2Cl-或 2FeO?SiO4Fe(OH) 2+O 2+2H 2 O=4Fe(OH)3【解析】其中 AJ是中学化学中的常见物质，G是一种红褐色固体，G为 Fe(OH) ，则 H为 Fe(OH) ，C为32液体盐； D是一种难溶于水的含氧酸，D为 H SiO ， J是一种主要的温室气体，J为CO ，则 I为232硅酸盐， A的焰色反应呈黄色，A含有钠元素，因此I为Na23SiO ，则 A为NaOH； 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EB中均含有氯离子，根据流程图， B为 HCl， C为FeCl2，则 E为 Cl
27、2，根据上述分析，铁橄榄石中含有铁、硅元素，则铁橄榄石为 含亚铁离子的 硅酸 盐，根据摩尔质量为 204g mol1，其中铁元素的质量分数为54.9%，则 1mol铁橄榄石含有 2molFe，结合摩尔质量，铁橄榄石的化学式为 Fe SiO 。24(1)A为 NaOH， A的电子式为，故答案为：；(2)根据上述分析，铁橄榄石的化学式为Fe2SiO4，故答案为：Fe2 SiO4；(3)C F是亚铁离子被氯气氧化的反应，离子方程式为2+23+-2Fe+Cl =2Fe +2Cl，故答案为： 2Fe2+23+-；+Cl =2Fe +2Cl(4)H G是氢氧化亚铁被氧化的反应，化学方程式为4Fe(OH)
28、+O +2H O=4Fe(OH) ，故答案为2223： 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。10 铝硅合金材料性能优良。铝土矿（含30% SiO2、 40. 8% Al2O3 和少量 Fe2O3 等）干法制取该合金的工艺如下：（1）焙烧除铁反应：4(NH4)2SO4+Fe2O32NH4Fe(SO4)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
29、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 OFe 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
30、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。