高考化学压轴题专题硅及其化合物推断题的经典综合题附详细答案文档格式.docx
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(2)写化学方程式:
①_________;
⑤_________。
(3)写离子方程式:
②__________;
③________;
④________。
【答案】SiO2Na2SiO3H2SiO3Na2CO3+SiO2
Na2SiO3+CO2↑H2SiO3
H2O+SiO2CO2+H2O+SiO32-=CO32-+H2SiO3↓SiO2+2OH-=SiO32-+H2OSiO32-+2H+=H2SiO3↓
【分析】
由“A是一种不溶于水的固体非金属氧化物”可推知A为SiO2,再结合SiO2的相关性质:
SiO2跟Na2CO3在高温下反应生成Na2SiO3和CO2,二者在水中会反应生成H2SiO3沉淀,则D为H2SiO3,H2SiO3受热分解生成SiO2和H2O,说明A为SiO2是正确的,③为SiO2和NaOH的反应,可知B为Na2SiO3,则C为CO2,Na2SiO3可与酸反应生成硅酸,据此答题。
由以上分析可知A为SiO2,B为Na2SiO3,C为CO2,D为H2SiO3。
(1)由以上分析可知A为SiO2,B为Na2SiO3,D为H2SiO3,故答案为:
SiO2;
Na2SiO3;
H2SiO3。
(2)①SiO2和碳酸钠在高温下反应生成硅酸钠和二氧化碳,反应的方程式为SiO2+Na2CO3
Na2SiO3+CO2↑,故答案为:
SiO2+Na2CO3
Na2SiO3+CO2↑。
⑤H2SiO3受热分解生成SiO2和H2O,反应方程式为:
H2SiO3
H2O+SiO2,故答案为:
H2O+SiO2。
(3)②硅酸酸性比碳酸弱,硅酸钠和二氧化碳、水反应可生成硅酸,反应的方程式为Na2SiO3+CO2+H2O═H2SiO3↓+Na2CO3,离子方程式为:
CO2+H2O+SiO32-=CO32-+H2SiO3↓,故答案为:
CO2+H2O+SiO32-=CO32-+H2SiO3↓。
③二氧化硅和氢氧化钠反应生成硅酸钠和水,反应的化学方程式为SiO2+2NaOH═Na2SiO3+H2O,离子方程式为SiO2+2OH-═SiO32-+H2O,故答案为:
SiO2+2OH-═SiO32-+H2O。
④Na2SiO3可与盐酸反应生成硅酸,方程式为Na2SiO3+2HCl═2NaCl+H2SiO3↓,离子方程式为:
SiO32-+2H+=H2SiO3↓,故答案为:
SiO32-+2H+=H2SiO3↓。
【点睛】
解框图题的方法:
最关键的是寻找“突破口”,“突破口”就是抓“特”字,例如特殊颜色、特殊状态、特殊气味、特殊反应、特殊现象、特殊制法、特殊用途等,本题的突破口为:
“A是一种不溶于水的固体非金属氧化物”。
3.某无色稀溶液X中,可能含有下表所列离子中的某几种。
现取该溶液适量,向其中加入某试剂Y,产生沉淀的物质的量(n)与加入试剂的体积(V)的关系如图所示。
(1)若Y是盐酸,所得到的关系图如图甲所示,则oa段转化为沉淀的离子(指来源于X溶液的,下同)是_____,ab段发生反应的离子是_________,bc段发生反应的离子方程式是_________。
(2)若Y是NaOH溶液,所得到的关系图如图乙所示,则X中一定含有的离子是__________,假设X溶液中只含这几种离子,则溶液中各离子物质的量之比为_____,ab段反应的离子方程式为_____________。
【答案】SiO32—、AlO2-CO32-3H++Al(OH)3=Al3++3H2OAl3+Mg2+NH4+Cl-2:
1:
4:
12NH4++OH-═NH3•H2O
无色溶液中不可能含有Fe3+离子。
(1)如果Y是盐酸,向溶液中加盐酸,先生成沉淀,当a-b段时,沉淀的量不变化,盐酸和碳酸根离子反应生成气体,则溶液中不含镁离子、铝离子;
当b-c段时沉淀的质量减少,部分沉淀和盐酸反应,部分沉淀和盐酸不反应,说明溶液中有硅酸根离子和偏铝酸根离子,弱酸根离子和铵根离子能双水解,所以溶液中含有的阳离子是钠离子;
(2)若Y是氢氧化钠,向溶液中加氢氧化钠溶液,先生成沉淀,当a-b段时,沉淀的量不变化,氢氧化钠和铵根离子反应生成气体;
当b-c段时沉淀的质量减少,部分沉淀和氢氧化钠反应,部分沉淀不反应,说明溶液中有铝根离子和镁离子,则溶液中不含硅酸根离子、碳酸根离子和偏铝酸根离子,所以溶液中含有的阴离子是氯离子。
(1)如果Y是盐酸,由图可知,向溶液中加盐酸,先生成沉淀后沉淀部分溶解,则溶液中可能含SiO32-、AlO2-,不含Al3+、Mg2+;
ab段,沉淀的量没有变化,说明溶液中含有CO32-,盐酸和碳酸根离子反应,反应的离子方程式依次为CO32-+H+═HCO3-和HCO3-+H+═H2O+CO2↑;
bc段,氢氧化铝沉淀与盐酸反应生成偏铝酸钠和水,硅酸沉淀不反应,沉淀部分溶解,反应的离子方程式为3H++Al(OH)3=Al3++3H2O,故答案为:
SiO32—、AlO2—;
CO32-;
3H++Al(OH)3=Al3++3H2O;
(2)若Y是氢氧化钠,由图可知,向溶液中加氢氧化钠溶液,先生成沉淀,溶液中可能含Al3+、Mg2+或两者中的一种,由于弱碱阳离子和弱酸的阴离子会双水解而不能共存,即溶液中不含CO32-、SiO32-、AlO2-,由于溶液一定要保持电中性,故溶液中一定含Cl-;
ab段,沉淀的量不变化,是氢氧化钠和铵根离子反应生成气体:
NH4++OH-═NH3•H2O,即溶液中含NH4+;
bc段,沉淀的质量减少但没有完全溶解,即部分沉淀和氢氧化钠反应,部分沉淀不反应,说明溶液中有Al3+、Mg2+,bc段的反应的离子方程式为Al(OH)3+OH-═AlO2-+2H2O,则X中一定含有的离子是Al3+、Mg2+、NH4+、Cl-;
由于溶液中有Al3+、Mg2+,oa段转化为沉淀的离子是Al3+、Mg2+,ab段是氢氧化钠和铵根离子反应生成气体,反应的离子方程式为NH4++OH-═NH3•H2O;
溶液中有Al3+、Mg2+,即沉淀中含Al(OH)3和Mg(OH)2,故bc段的反应离子方程式为Al(OH)3+OH-═AlO2-+2H2O,NH4+反应需要NaOH的体积是2V,由于Al(OH)3溶解时需要的NaOH的体积是V,则生成Al(OH)3需要的NaOH的体积是3V,而生成Mg(OH)2和Al(OH)3共消耗NaOH的体积为4V,则生成Mg(OH)2需要NaOH溶液的体积是V,则n(Al3+):
n(Mg2+):
n(NH4+)=2:
1:
4,根据溶液要呈电中性,即有:
3n(Al3+)+2n(Mg2+)+n(NH4+)=n(Cl-),故n(Cl-)=12,即有:
n(Al3+):
n(NH4+):
n(Cl-)=2:
4:
12,故答案为:
Al3+、Mg2+、NH4+、Cl-;
2:
12;
NH4++OH-═NH3•H2O。
本题考查无机物的推断,注意根据溶液的颜色结合题给图象确定溶液中存在的离子,再结合物质之间的反应来确定微粒的量是解答关键。
4.短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大,X、Z、W均可形成酸性氧化物。
X的一种氢化物分子空间构型为三角锥型,YW是氯碱工业的主要原料,Z的最外层电子数为4,请回答以下问题:
(1)表示氯碱工业生产原理的化学方程式为____________________________________。
(2)X的另一种氢化物X2H4可作为火箭推进器燃料,其结构式为__________________。
(3)Y的氧化物中,有一种既含离子键又含共价键,该氧化物的电子式为___________。
(4)Z的氧化物属于晶体,工业制备Z单质的化学方程式为________________________。
(5)W单质是毒性很大的窒息性气体。
工业上用X气态氢化物的浓溶液检验W单质是否泄露,写出反应的化学方程式_________________________________________。
【答案】2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑
2C+SiO2
2CO↑+Si8NH3+3Cl2=6NH4Cl+N2
短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大,X、Z、W均可形成酸性氧化物。
X的一种氢化物分子空间构型为三角锥型,该氢化物为氨气,在X为N元素;
YW是氯碱工业的主要原料,该物质为NaCl,则Y为Na、W为Cl元素;
Z的最外层电子数为4,原子序数大于Na,则Z为Si元素,据此进行解答。
根据分析可知,X为N元素,Y为Na,Z为Si,W为Cl元素。
(1)氯碱工业中电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气和氯气,该反应的化学方程式为:
2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑;
(2)X2H4为N2H4,其结构简式为NH2-NH2,每个氮原子形成三个化学键,N2H4的结构式为
;
(3)Na的氧化物中既含离子键又含共价键的为过氧化钠,过氧化钠为离子化合物,其电子式为
(4)Z为Si元素,其氧化物为SiO2,二氧化硅属于原子晶体;
工业上用碳与二氧化硅在高温下反应制取硅,该反应的化学方程式为:
2C+SiO2
2CO↑+Si;
(5)W单质为氯气,氯气是毒性很大的窒息性气体,X气态氢化物为氨气,氯气与氨气反应生成氯化铵和氮气,结合电子守恒、质量守恒配平该反应的化学方程式为:
8NH3+3Cl2=6NH4Cl+N2。
本题考查元素周期表、元素周期律的应用的知识,推断元素为解答关键,注意掌握元素周期律内容及常见化学用语的书写原则,物质的化学性质及物理性质,试题培养了学生的学以致用的能力。
5.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。
(1)固体X的化学式为__________。
(2)写出反应C→D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140g·
mol-1)和H2,写出该反应的化学方程式__________。
【答案】Mg2SiMg2++2OH-=Mg(OH)2↓3SiH4+4NH3=Si3N4+12H2↑
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
=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SiH4;
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
=9.6g,白色沉淀为氢氧化镁,溶液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
:
=2:
1,应为Mg2Si,据此分析作答。
(1)依据上述分析可知,固体X为Mg2Si,
故答案为Mg2Si;
(2)C→D是硫酸镁与过量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Mg2++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140g·
mol-1,则该化合物为Si3N4和H2,其化学方程式为:
3SiH4+4NH3==Si3N4+12H2↑,
故答案为3SiH4+4NH3==Si3N4+12H2↑。
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。
6.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+SiO2
Si+2CO↑
(2)2F2+2H2O===4HF+O2
(3)SO2+2H2S===3S+2H2O
(4)2Mg+CO2
2MgO+C。
(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F2,C为HF,D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。
(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,反应方程式为:
Si+2CO↑;
综上所述,本题正确答案:
(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+2H2O═4HF+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+2H2S═3S+2H2O;
(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+CO2
2MgO+C;
2Mg+CO2
7.A、B、C、D、E、F六种物质的相互转化关系如图所示(反应条件和部分副产物未标出),其中反应①是置换反应。
(1)若A、D、F都是非金属单质,且A、D所含元素在周期表中同一列,A、F所含元素在周期表中同一横行,则反应①的化学方程式是_______________________。
(2)若A是常见的金属单质,D、F是气态单质,反应①在水溶液中进行,则反应②(在水溶液中进行)的离子方程式是_____________________;
(3)若B、C、F都是气态单质,且B有毒,③和④两个反应中都有水生成,反应②需要放电才能发生,A、D相遇有白烟生成,反应③的化学方程式是________________。
(4)若A、D为单质,且A原子核内所含质子数是D的2倍,B是参与大气循环的一种物质,③和④两个反应中都有红棕色气体生成,反应④的化学方程式是_________。
【答案】SiO2+2C
Si+2CO↑2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-4NH3+5O2
4NO+6H2OC+4HNO3
CO2↑+4NO2↑+4H2O
(1)若A、D、F都是非金属单质,反应①是置换反应,A、D同主族,根据框图可知,A与F生成E,C与F也能生成E,因此只能是SiO2与C反应,则A是C、B是SiO2、C是CO、D是Si,E是CO2、F是O2。
反应①的方程式为SiO2+2C
(2)若A是常见的金属单质,反应①是置换反应,D、F是气态单质,根据框图可知,A与F生成E,C与F也能生成E,因此A只能为Fe,D为H2,F为Cl2,B为HCl,C为FeCl2,E为FeCl3。
反应②的方程式为2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-。
(3)若B、C、F都是气态单质,且B有毒,③和④两个反应中都有水生成,反应②需要放电才能发生,A、D相遇有白烟生成,所以A是氨气,B是氯气,C是氮气,D是氯化氢,F是氧气,E是NO,反应③的化学方程式是4NH3+5O2
4NO+6H2O。
(4)若A、D为短周期元素单质,且所含元素的原子序数A是D的2倍,所含元素的原子核外最外层电子数D是A的2倍,B是参与大气循环的一种物质,反应①是置换反应,根据框图可知,A为Mg,D为C,B为CO2,C为MgO,又知③和④两个反应中都有红棕色气体生成,F为HNO3。
反应④的化学方程式是C+4HNO3
CO2↑+4NO2↑+4H2O。
【点晴】
解框图题的方法的最关键的是寻找“突破口”,“突破口”就是抓“特”字,例如特殊颜色、特殊状态、特殊气味、特殊反应、特殊现象、特殊制法、特殊用途等。
8.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)指出K可能所属的晶体类型__________,K中含有的化学键类型为___________。
(2)写出化学式:
化合物C____________________;
化合物F______________。
(3)写出反应③的化学方程式:
_______________________________________。
(4)写出反应⑤的离子方程式:
(5)化合物K与化合物C类似,也能在一定条件下与水反应生成两种化合物,请写出K与水反应的化学方程式:
【答案】原子晶体共价键SiCl4H2SiO3(或H4SiO4)3Si(NH2)4=Si3N4+8NH3SiO2+2OH-==SiO32-+H2O或SiO2+4OH-==SiO44-+2H2OSi3N4+9H2O=3H2SiO3+4NH3或Si3N4+12H2O=3H4SiO4+4NH3
根据图中各物质转化关系,F受热得H,H能与氢氧化钠反应生成I,I与过量的二氧化碳反应生成F,说明F为弱酸且能受热分解,结合化合物D中A可形成四个价键知:
A元素为四价元素,C、H、K均为含A元素,K由两种非金属元素组成,具有耐磨、耐腐蚀、抗冷热冲击、抗氧化的特征,根据D的部分组成可知K应为Si3N4,可以确定A为Si,H为SiO2,I为Na2SiO3,则F为H2SiO3,由虚线框中上一支推中可知,E与硝酸银反应生成不溶于稀硝酸的沉淀G,则可知E中有Cl-,G为AgCl,故C为SiCl4,B为Cl2;
由SiCl4+3H2═4HCl+H2SiO3,生成E:
HCl,G、F、H均为难溶于水的白色固体。
由分析可知:
A为Si,B为Cl2,C为SiCl4,D为Si(NH2)4,E为HCl,F为H2SiO3,G为AgCl,H为SiO2,I为Na2SiO3,K为Si3N4。
(1)K为Si3N4,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,K可能所属的晶体类型原子晶体,K中含有Si-N的化学键类型为共价键。
(2)化学式:
化合物C为SiCl4
化合物F为H2SiO3
(或H4SiO4)
。
(3)Si(NH2)4在高温条件下分解生成Si3N4和NH3,反应③的化学方程式:
3Si(NH2)4=Si3N4+8NH3。
(4)SiO2是酸性氧化物,与碱反应生成硅酸盐和水,反应⑤的离子方程式:
SiO2+2OH-=SiO32-+H2O或SiO2+4OH-=SiO44-+2H2O。
(5)化合物Si3N4与化合物SiCl4类似,也能在一定条件下与水反应生成两种化合物,则反应方程式为:
Si3N4+9H2O=3H2SiO3↓+4NH3↑或Si3N4+12H2O=3H4SiO4↓+4NH3↑。
9.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:
⑴若D是单质,且与A属于同一主族,则:
①反应的化学方程式是____________________________________。
②D的原子结构示意图是_________。
③D单质的一种重要用途是____________________。
⑵若B为黄色固体,D为固体化合物,则
①该反应的化学方程式是_________________________。
②生产该工业品的工厂应建在离_______________较近的地方。
③实验室检验C的方法是___________________________。
⑶若B是一种有刺激性气味的气体,则
①B的分子形状是_____________。
②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__________。
③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】2C+SiO2
Si+2CO↑
制半导体材料4FeS2+11O2
2Fe2O3+8SO2消费中心将气体C通入品红溶液中,溶液褪色,将溶液加热,又恢复红色三角锥形生成的NO气体被氧气氧化生成
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