高考化学专题复习分类练习 硅及其化合物推断题综合解答题1.docx
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高考化学专题复习分类练习硅及其化合物推断题综合解答题1
高考化学专题复习分类练习硅及其化合物推断题综合解答题
(1)
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+2C
Si+2CO↑SiO2+CaO
CaSiO3SiO32-+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+2C
Si+2CO↑,故答案为:
SiO2+2C
Si+2CO↑;
(3)反应②是SiO2与CaO反应生成CaSiO3,其化学反应方程式为:
SiO2+CaO
CaSiO3,故答案为:
SiO2+CaO
CaSiO3;
(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.探究无机盐X(仅含三种短周期元素)的组成和性质,设计并完成如下实验:
请回答:
(1)X的化学式是__________。
(2)白色粉末溶于氢氧化钠溶液的离子方程式是__________。
(3)白色沉淀用途广泛,请列举一例:
__________。
【答案】Mg2SiO4或2MgO·SiO2SiO2+2OH-=SiO32-+H2O优良的阻燃剂等
【解析】
【详解】
无机盐X(仅含三种短周期元素),加入过量盐酸溶解,离心分离得到白色胶状物沉淀和无色溶液,白色胶状沉淀为硅酸,白色沉淀充分灼烧得到白色粉末1.80g为SiO2,物质的量=1.8g÷60g/mol=0.03mol,溶于氢氧化钠溶液得到无色溶液为硅酸钠溶液,说明无机盐中含硅酸根离子或原硅酸根离子,物质的量为0.03mol,若为硅酸根离子其质量=0.03mol×76g/mol=2.28g,金属质量=4.20g-2.28g=1.92g,无色溶液中加入过量氢氧化钠溶液生成白色沉淀则判断为Mg(OH)2,金属离子物质的量=0.06mol,质量为0.06mol×24g/mol=1.44g,不符合,则为原硅酸根,物质的量为0.03mol,质量=0.03mol×92g/mol=2.76g,金属质量4.20g-2.76g=1.44g,物质的量=1.44g÷24g/mol=0.06mol,得到X为Mg2SiO4。
(1)X的化学式为,Mg2SiO4;
(2)白色粉末溶于氢氧化钠溶液的离子方程式是SiO2+2OH-=SiO32-+H2O;
(3)氢氧化镁是优良的阻燃剂。
3.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
【解析】
【分析】
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。
【详解】
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。
【点睛】
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。
4.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,SiMgSiO3·2H2O2OH-+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,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
=0.1mol,水的物质的量为
=0.2mol,因此化学式为MgSiO3·2H2O,故答案为Mg;Si;MgSiO3·2H2O;
(2)白色粉末3为二氧化硅,溶于NaOH溶液的离子方程式为2OH-+SiO2=SiO32-+H2O,故答案为2OH-+SiO2=SiO32-+H2O。
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。
5.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④的离子方程式:
___________。
(3)写出反应①的化学方程式___________。
(4)在反应①中,碳的作用是___________,当生成1molA时,转移电子的数目为___________。
【答案】SiH2SiO3SiO2+20H―=SiO32―+H2OSiO2+2C
Si+2CO↑还原剂2.408×l024
【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①工业上制取粗硅的反应,发生2C+SiO2
Si+2CO,A为Si,D为CO,反应④SiO2属于酸性氧化物,与氢氧化钠反应,即SiO2+2OH-=SiO32-+H2O,反应⑤是CO与O2反应生成CO2,利用硅酸的酸性弱于碳酸,即反应⑥是SiO32-+CO2+H2O=H2SiO3↓+CO32-,
(1)根据上述分析,A为Si,F为H2SiO3;
(2)反应④的离子反应方程式为SiO2+2OH-=SiO32-+H2O;(3)反应①的方程式为:
2C+SiO2
Si+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。
6.A、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①的化学方程式为:
_____________________________________。
(3)反应④的离子方程式为:
_____________________________________。
(4)H2CO3的酸性强于E的,请用离子方程式予以证明:
_________________________。
【答案】SiO2Na2SiO3H2SiO3(或H4SiO4)SiO2+2C
Si+2CO↑Si+2OH-+H2O===SiO32-+2H2↑SiO32-+CO2+H2O===H2SiO3↓+HCO32-
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Na2SiO3,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①的化学方程式为2C+SiO2
Si+2CO↑;
(3)反应④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SiO32-+CO2+H2O=H2SiO3↓+CO32-。
考点:
以硅为载体考查了无机物的推断
7.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NO2,NO2与水反应生成的硝酸与NH3反应而产生大量白烟3NO=NO2+N2O
【解析】
【分析】
(1)根据常见的置换反应,A、D同主族及工业制取硅的化学反应分析.
(2)根据B为黄色固体,D为固体化合物及工业生产硫酸的原理思考.
(3)根据工业氨气催化氧化制取硝酸分析。
【详解】
:
(1)D与A同主族,A能置换出D,且该反应是重要反应,则分析元素周期表,可知A是C,D是Si,即2C+SiO2
2CO+Si.Si的原子结构示意图是
,硅单质的一种重要用途是制半导体材料;
(2)①化合物B为黄色固体,中学阶段的黄色固体化合物有AgI、硫铁矿等,能用于工业生产的只能是用黄铁矿生成浓硫酸,即A是氧气,B是FeS2,C是SO2,因此化学方程式为4FeS2+11O2
2Fe2O3+SO2;
②该反应用于工业生产硫酸,由于浓硫酸是腐蚀品,运输成本较高,且危险性大,因此建厂时应该选择在使用浓硫酸密集的地方,即工业区集中的消费中心;
③因为氯气和二氧化硫都能使品红试液褪色,所以利用二者化学性质的差别,实验室检验二氧化硫通常采用:
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;
(3)①该反应为工业生产的转化关系,又实验室做该实验有白烟,结合中学阶段氨气与挥发性酸相遇会产生白烟的知识,可知该反应是工业上氨气催化氧化制取硝酸的反应,即:
4NH3+5O2
4NO+6H2O,因此B是NH3,C是NO.氨气分子是三角锥形;
②实验室进行此反应,NO会被过量氧气氧化为NO2,进而与水反应生成硝酸,硝酸与氨气反应生成硝酸铵而产生大量白烟,即:
生成的NO气体被氧气氧化生成NO2,NO2与水反应生成的硝酸与NH3反应而产生大量白烟,故答案为生成的NO气体被氧气氧化生成NO2,NO2与水反应生成的硝酸与NH3反应而产生大量白烟;
③NO在密闭容器中一定条件下可以分解为二氧化氮和一氧化二氮,发生的反应为3NO=NO2+N2O,由于存在2NO2⇌N2O4而容器内气体的压强略小于原来的
。
8.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+3Fe3O4
9Fe+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+3Fe3O4
9Fe+4Al2O3。
答案为:
8Al+3Fe3O4
9Fe+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:
9.A、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);CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O(2分).
(2)H2(1分);2Cu+O2
2CuO(或者3Fe+2O2
Fe3O4)(2分)
(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CO2,即B是氧化钙,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H2,由B生成D的化学方程式为2Cu+O2
2CuO或者3Fe+2O2
Fe3O4。
(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,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CO2+NaOH=NaHCO3。
考点:
考查无机框图题推断
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)石灰乳与苦卤中的Mg2+反应的离子方程式____________________________________
(5)成分为盐酸的洁厕灵与“84”消毒液混合使用,易中毒,其中反应的离子方程式为________________
(6)铁粉与水蒸气反应的化学方程式是____________________________________
【答案】S+2H2SO4
3SO2↑+2H2OSiO32-+2H2O+2CO2=H2SiO3↓+2HCO3-2Na+2H2O+Cu2+═Cu(OH)2↓+H2↑+2Na+Ca(OH)2+Mg2+=Mg(OH)2↓+Ca2+Cl-+ClO-+2H+═Cl2↑+H2O3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H2
【解析】
【分析】
(1)硫单质与浓硫酸在加热条件下生成SO2和水;
(2)在Na2SiO3溶液中通入过量二氧化碳,生成硅酸沉淀和NaHCO3;
(3)钠与硫酸铜溶液的反应实质为:
钠与水反应生成氢氧化钠和氢气,生成的氢氧化钠与铜离子反应生成氢氧化铜沉淀,据此写出反应的离子方程式;
(4)石灰乳与苦卤中的Mg2+反应生成Mg(OH)2和Ca2+;
(5)酸性条件下,氯离子和次氯酸根离子反应生成氯气和水;
(6)铁粉与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气。
【详解】
(1)硫单质与浓硫酸在加热条件下生成SO2和水,发生反应的化学方程式为S+2H2SO4
3SO2↑+2H2O;
(2)在Na2SiO3溶液中通入过量二氧化碳,生成硅酸沉淀和NaHCO3,发生反应的离子方程式为SiO32-+2H2O+2CO2=H2SiO3↓+2HCO3-;
(3)钠先与水反应生成氢氧化钠和氢气,生成的氢氧化钠与硫酸铜溶液反应生成氢氧化铜蓝色沉淀,反应的离子方程式为:
2Na+2H2O+Cu2+═Cu(OH)2↓+H2↑+2Na+;
(4)石灰乳与苦卤中的Mg2+反应生成Mg(OH)2和Ca2+,反应的离子方程式为Ca(OH)2+Mg2+=Mg(OH)2↓+Ca2+;
(5)酸性条件下,氯离子和次氯酸根离子反应生成氯气和水,离子方程式为Cl-+ClO-+2H+═Cl2↑+H2O;
(6)铁粉与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气,反应的化学方程式是3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H2。
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