化学硅及其化合物推断题的专项培优练习题含答案1.docx

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化学硅及其化合物推断题的专项培优练习题含答案1

化学硅及其化合物推断题的专项培优练习题（含答案）

（1）

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①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④的离子方程式：

______________________________________。

（4）写出反应⑤的离子方程式：

______________________________________。

（5）H2CO3的酸性强于E的，请用离子方程式予以证明：

________________________________。

【答案】SiO2CaSiO3Na2SiO3SiH2SiO3SiO2＋2C

Si＋2CO↑1∶2Si＋2OH－＋H2O＝SiO32-＋2H2↑SiO32-＋Ca2＋＝CaSiO3↓SiO32-＋CO2＋H2O＝H2SiO3↓＋CO32-

【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（Na2RO3）和氢气，则可推知该元素为硅元素，根据题中各物质转化关系，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Na2SiO3，根据反应②或反应⑤都可推得B为CaSiO3，根据反应⑥推知E为H2SiO3。

【详解】

（1）根据上面的分析可知，A为SiO2，B为CaSiO3，C为Na2SiO3，D为Si，E为H2SiO3；

（2）反应①的化学方程式为SiO2＋2C

Si＋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④的离子方程式为Si＋2OH－＋H2O＝SiO32-＋2H2↑；

（4）反应⑤的离子方程式为SiO32-＋Ca2＋＝CaSiO3↓；

（5）H2CO3的酸性强于H2SiO3，根据复分解反应的规律：

强酸制取弱酸，则可以向Na2SiO3的水溶液中通入CO2气体，发生反应产生硅酸和碳酸钠，反应的离子方程式是：

SiO32-＋CO2＋H2O＝H2SiO3↓＋CO32-。

2．已知：

甲、乙、丙、丁为常见化合物，A、B为单质，相互转化关系如图。

其中甲是天然气的主要成分。

回答下列问题：

（1）丁物质的名称：

______，丙物质的化学式：

_________________________________________。

（2）检验化合物乙的化学方程式：

___________________________________________________。

（3）试剂X可能的化学式：

________、________（要求：

所选物质类别不同）。

（4）通过分析表明：

燃料充分燃烧的条件之一是______________________________。

（5）取变红溶液于试管中加热，观察到的现象有_______________________________________。

【答案】水COCO2＋Ca（OH）2=CaCO3↓＋H2OO2CuO充足的氧气红色溶液变成紫色，有气泡冒出

【解析】

【分析】

甲是天然气的主要成分，则甲是甲烷，甲与A，B与A能燃烧，则A是氧气，丁电解生成A、B，则B是氢气，丁是水，乙与水加入紫色石蕊试液后溶液变红，则乙是二氧化碳，丙与乙可以相互转化，则丙是一氧化碳，据此分析解答。

【详解】

（1）根据分析可知丁是水，丙是CO，故答案为：

水；CO；

（2）检验二氧化碳的方法是将气体通入澄清石灰水，反应方程式为：

CO2+Ca（OH）2=CaCO3↓+H2O；

（3）由丙转化到乙，则试剂X可以是氧气，也可以是氧化铜等物质，所属的类别分别是单质和氧化物；故答案为：

O2；CuO；

（4）通过分析表明:

燃料充分燃烧的条件之一是要有充足的氧气；故答案为：

充足的氧气；

（5）取变红溶液于试管中加热会发生碳酸分解的过程，故可以观察到的现象是红色溶液变成紫色，有气泡冒出；故答案为：

红色溶液变成紫色，有气泡冒出。

3．下图中的每一方格表示相关的一种反应物或生成物。

其中B是一种单质，其余物质也都是含有B元素的化合物。

C是一种钠盐，E是C对应的酸，B的结构类似金刚石，D为氧化物。

请回答下列问题：

（1）A、D、E的化学式分别为________、________、________。

（2）A和B的互相转化在工业上有什么实际意义？

_____________________。

（3）写出D→C反应的化学方程式：

_____________________。

（4）写出E→D反应的化学方程式：

_____________________。

【答案】SiCl4SiO2H2SiO3粗硅提纯SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2OH2SiO3

SiO2＋H2O

【解析】

【分析】

B是一种单质,其余物质都是含有B元素的化合物,B的结构类似金刚石，则B属于原子晶体,结合转化关系可以知道B为Si元素，而D为B的氧化物,则D是SiO2，A为SiCl4，C是一种钠盐,则C是Na2SiO3，E是C对应的酸，则E是H2SiO3，结合对应物质的性质以及题目要求解答该题。

【详解】

B是一种单质,其余物质都是含有B元素的化合物,B的结构类似金刚石，则B属于原子晶体,结合转化关系可以知道B为Si元素，而D为B的氧化物,则D是SiO2，A为SiCl4，C是一种钠盐,则C是Na2SiO3，E是C对应的酸，则E是H2SiO3，

（1）由以上分析可以知道A为SiCl4,D为SiO2,E为H2SiO3；

因此，本题正确答案是:

SiCl4，SiO2，H2SiO3。

（2）四氯化硅与氢气反应生成硅和氯化氢，硅与氯气反应生成四氯化硅，因此A和B的互变实际意义是粗硅提纯；

因此，本题正确答案是：

粗硅提纯；

（3）二氧化硅和NaOH溶液反应生成硅酸钠,方程式为SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O；

因此，本题正确答案是:

SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O。

（4）H2SiO3不稳定,加热分解可生成SiO2,方程式为H2SiO3

SiO2＋H2O；

因此，本题正确答案是:

H2SiO3

SiO2＋H2O。

【点睛】

硅能够与氧气反应生成二氧化硅，硅酸加热分解产生二氧化硅；二氧化硅不溶于水，也不与水反应，不能用二氧化硅与水直接反应制备硅酸，因此要制备硅酸，可以先把二氧化硅溶于强碱溶液中，然后加入强酸，可以得到白色胶状沉淀硅酸。

4．如图所示物质的转化关系中，A是一种固体单质，E是一种白色沉淀．请回答下列问题：

（1）B的化学式是___，目前B已被用作___的主要原料．

（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和过量的盐酸反应的离子方程式是___．

【答案】SiO2光导纤维SiO2+2OH﹣═SiO32﹣+H2OSi+2OH﹣+H2O═SiO32﹣+2H2↑SiO32﹣+2H+═H2SiO3↓

【解析】

G和过量的盐酸反应产生不溶于盐酸的白色沉淀，可知E可能为是硅酸，A可能是硅，带入题目进行验证，a溶液是强碱溶液或氢氟酸溶液，而硅和二氧化硅与氢氧化钠溶液反应均生成硅酸钠溶液，硅酸钠溶液与过量的盐酸反应产生氯化钠和硅酸白色沉淀；硅酸加热分解为二氧化硅和水，与题意相符，硅、二氧化硅与氢氟酸反应均生成四氟化硅，四氟化硅与盐酸不反应，与题意矛盾；因此A是Si、B是SiO2、C是Na2SiO3或K2SiO3、D是H2O、E是H2SiO3、F是H2、a是NaOH或KOH。

（1）B的化学式是SiO2，目前SiO2已被用作光导纤维的主要原料；正确答案：

SiO2、光导纤维。

（2）SiO2与强碱溶液反应生成可溶性的硅酸盐和水，离子方程式是SiO2+2OH﹣═SiO32﹣+H2O；正确答案：

SiO2+2OH﹣═SiO32﹣+H2O。

（3）Si和强碱溶液反应生成可溶性硅盐酸和氢气，离子方程式是Si+2OH﹣+H2O═SiO32﹣+2H2↑；正确答案：

Si+2OH﹣+H2O═SiO32﹣+2H2↑。

（4）硅酸盐与过量的盐酸反应生成白色沉淀硅酸，离子方程式是SiO32﹣+2H+═H2SiO3↓；

正确答案：

SiO32﹣+2H+═H2SiO3↓。

5．某课外学习小组对日常生活中不可缺少的调味品M进行探究。

已知C可在D中燃烧发出苍白色火焰。

M与其他物质的转化关系如图所示（部分产物已略去）：

（1）写出B的电子式________。

（2）若A是一种常见的酸性氧化物，且可用于制造玻璃，写出A和B水溶液反应的离子方程式________。

（3）若A是CO2气体，A与B溶液能够反应，反应后所得的溶液再与盐酸反应，生成的CO2物质的量与所用盐酸体积如图所示，则A与B溶液反应后溶液中溶质的化学式_____。

（4）若A是一种常见金属单质，且A与B溶液能够反应，则将过量的F溶液逐滴加入E溶液，边加边振荡，所看到的实验现象是__________。

（5）若A是一种氮肥,A和B反应可生成气体E，E与F、E与D相遇均冒白烟，且利用E与D的反应检验输送D的管道是否泄露，写出E与D反应的化学方程式为_________。

（6）若A是一种溶液，可能含有H＋、NH4+、Mg2＋、Fe3＋、Al3＋、CO32-、SO42-中的某些离子，当向该溶液中加入B溶液时发现生成沉淀的物质的量随B溶液的体积发生变化如图所示，由此可知，该溶液中肯定含有的离子的物质的量浓度之比为______________。

【答案】

SiO2+2OH-====SiO32-+H2ONaHCO3、Na2CO3先有白色沉淀生成，随后沉淀逐渐减少最终消失3Cl2＋8NH3===N2＋6NH4Clc（H＋）∶c（Al3＋）∶c（NH4+）∶c（SO42-）＝1∶1∶2∶3

【解析】

【分析】

由题给信息可知，C可在D中燃烧发出苍白色火焰，则该反应为氢气与氯气反应生成HCl，故C为H2、D为Cl2、F为HCl，M是日常生活中不可缺少的调味品，由题给转化关系可知，M的溶液电解生成氢气、氯气与B，则M为NaCl、B为NaOH。

【详解】

（1）B为NaOH，氢氧化钠是由钠离子和氢氧根离子组成的离子化合物，电子式为

，故答案为：

；

（2）若A是一种常见的酸性氧化物，且可用于制造玻璃，则A为SiO2，E为Na2SiO3，二氧化硅与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和水，反应的离子方程式为SiO2+2OH-=SiO32-+H2O，故答案为：

SiO2+2OH-=SiO32-+H2O；

（3）若A是CO2气体，CO2与NaOH溶液能够反应生成碳酸钠或碳酸氢钠或两者的混合物，也有可能氢氧化钠过量，反应后所得的溶液再与盐酸反应，溶液中溶质只有碳酸钠，则碳酸钠转化为碳酸氢钠消耗盐酸体积与碳酸氢钠反应生成二氧化碳消耗盐酸体积相等，由图可知消耗盐酸体积之比为1：

2，则CO2与NaOH溶液反应后溶液中溶质为Na2CO3和NaHCO3，故答案为：

Na2CO3和NaHCO3；

（4）若A是一种常见金属单质，且与NaOH溶液能够反应，则A为Al，E为NaAlO2，则将过量的HCl溶液逐滴加入NaAlO2溶液中，先生成氢氧化铝，而后氢氧化铝溶解，故看到的现象为溶液中先有白色絮状沉淀生成，且不断地增加，随后沉淀逐渐溶解最终消失，故答案为：

先有白色沉淀生成，随后沉淀逐渐减少最终消失；

（5）若A是一种化肥，实验室可用A和NaOH反应制取气体E，E与F相遇均冒白烟，则E为NH3、A为铵盐，E与氯气相遇均冒白烟，且利用E与氯气的反应检验输送氯气的管道是否泄露，则E与D的反应为氨气与氯气反应生成氯化铵和氮气，反应方程式为：

3Cl2+8NH3=N2+6NH4Cl，故答案为：

3Cl2+8NH3=N2+6NH4Cl；

（6）由图可知，开始加入NaOH没有沉淀和气体产生，则一定有H+，一定没有CO32-，后来有沉淀产生且最后消失，则一定没有Mg2+、Fe3+，一定含有Al3+；中间段沉淀的质量不变，应为NH4++OH-=NH3•H2O的反应，则含有NH4+，由电荷守恒可知一定含有SO42-，发生反应H++OH-=H2O，氢离子消耗NaOH溶液的体积与Al3++3OH-=Al（OH）3↓铝离子消耗NaOH溶液的体积之比为1：

3，发生反应NH4++OH-=NH3•H2O，铵根消耗氢氧化钠为2体积，则n（H+）：

n（Al3+）：

n（NH4+）=1：

1：

2，由电荷守恒可知，n（H+）：

n（Al3+）：

n（NH4+）：

n（SO42-）=1：

1：

2：

3，故c（H+）：

c（Al3+）：

c（NH4+）：

c（SO42-）=1：

1：

2：

3，故答案为：

c（H+）：

c（Al3+）：

c（NH4+）：

c（SO42-）=1：

1：

2：

3。

【点睛】

根据图象中的平台确定溶液中含有铵根离子是解答关键，注意利用离子方程式与电荷守恒进行计算是解答难点。

6．单质Z是一种常见的半导体材料，可由X通过如下图所示的路线制备，其中X为Z的氧化物，Y为氢化物，分子结构与甲烷相似，回答下列问题：

（1）能与X发生化学反应的酸是_________；由X制备Mg2Z的化学方程式为_________。

（2）由Mg2Z生成Y的化学反应方程式为_________，Y分子的电子式为_________。

（3）Z、X中共价键的类型分别是_________。

【答案】氢氟酸SiO2+Mg

O2↑+Mg2SiMg2Si+4HCl=2MgCl2+SiH4

非极性键、极性键

【解析】

【详解】

单质Z是一种常见的半导体材料，则Z为Si，X为Z的氧化物，则X为SiO2，Y为氢化物，分子结构与甲烷相似，则Y为SiH4，加热SiH4分解得到Si与氢气。

（1）能与SiO2发生化学反应的酸是氢氟酸；由SiO2制备Mg2Si的化学方程式为：

SiO2+4Mg

2MgO+Mg2Si。

（2）由Mg2Z生成Y的化学反应方程式为：

Mg2Si+4HCl=2MgCl2+SiH4↑，Y为SiH4，电子式为

。

（3）Z为Si，周期表中位于第三周期IVA族，其单质属于原子晶体，化学键类型为非极性共价键；X为SiO2，属于原子晶体，含有的化学键属于极性共价键。

7．已知A是一种装饰品的主要成分，是地壳中含量最高的两种元素形成的化合物。

根据下图转化关系，回答下列问题。

（1）A的用途：

________（任写一种），B是________，D是________。

（2）写出下列反应的化学方程式：

①______________。

（3）写出下列反应的离子方程式：

②____________，③_______，⑤____________。

【答案】制光导纤维Na2SiO3H2SiO3Na2CO3＋SiO2

Na2SiO3＋CO2↑CO2＋H2O＋SiO32—=CO32—＋H2SiO3↓（或2CO2＋2H2O＋SiO32—=2HCO3—＋H2SiO3↓）SiO2＋2OH－=SiO32—＋H2OSiO32—＋2H＋=H2SiO3↓

【解析】

【分析】

由A是一种装饰品的主要成分，是地壳中含量最高的两种元素形成的化合物可知A是二氧化硅；高温下，二氧化硅与纯碱反应生成硅酸钠和二氧化碳，硅酸钠溶于水与二氧化碳反应生成硅酸沉淀，则D是硅酸；二氧化硅与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和水，则B是硅酸钠，C是二氧化碳；硅酸钠溶液与盐酸反应生成硅酸沉淀。

【详解】

（1）A是二氧化硅，二氧化硅是光导纤维的主要成分，是制普通玻璃的原料，B是硅酸钠，D是硅酸，故答案为：

制光导纤维；Na2SiO3；H2SiO3；

（2）反应①是高温下，二氧化硅与纯碱反应生成硅酸钠和二氧化碳，反应的化学方程式为Na2CO3＋SiO2

Na2SiO3＋CO2↑，故答案为：

Na2CO3＋SiO2

Na2SiO3＋CO2↑；

（3）反应②是硅酸钠溶于水与二氧化碳反应生成硅酸沉淀和碳酸钠或碳酸氢钠，反应的离子方程式为CO2＋H2O＋SiO32—=CO32—＋H2SiO3↓（或2CO2＋2H2O＋SiO32—=2HCO3—＋H2SiO3↓），反应③是二氧化硅与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和水，反应的离子方程式为SiO2＋2OH－=SiO32—＋H2O；反应⑤是硅酸钠溶液与盐酸反应生成硅酸沉淀和氯化钠，反应的离子方程式为SiO32—＋2H＋=H2SiO3↓，故答案为：

CO2＋H2O＋SiO32—=CO32—＋H2SiO3↓（或2CO2＋2H2O＋SiO32—=2HCO3—＋H2SiO3↓）；SiO2＋2OH－=SiO32—＋H2O；SiO32—＋2H＋=H2SiO3↓。

【点睛】

由A是地壳中含量最高的两种元素形成的化合物确定A为二氧化硅是推断的突破口。

8．A、B、C、D、E代表单质或化合物，它们之间的相互转换关系如下图所示。

A为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质。

请填空：

（1）形成单质A的原子的结构示意图为______，它的最高化合价为______。

（2）B的化学式（分子式）为______，B和碳反应生成A和E的化学方程式是____________。

（3）C的化学式（分子式）为___________，D的化学式（分子式）为_____________。

【答案】

+4SiO2SiO2+2C

Si+2CO↑CaSiO3Na2SiO3

【解析】

【分析】

A为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质，可确定A是Si单质，它可由SiO2和C在高温条件下反应制取，则B为SiO2，E为CO，C为CaSiO3，D为Na2SiO3，结合对应的物质的性质以及题目要求可解答该题。

【详解】

根据上述分析可知A是Si单质，B是SiO2，C为CaSiO3，D为Na2SiO3，E为CO。

（1）Si是14号元素，形成单质A的原子结构示意图为

；Si原子最外层有4个电子，由于原子最外层电子数等于该元素的最高正化合价，所以Si元素的最高正化合价为+4价；

（2）根据上述推断可知B为二氧化硅，B的化学式为SiO2；

二氧化硅和碳在高温下反应生成硅单质和一氧化碳，反应的化学方程式是：

SiO2+2C

Si+2CO↑；

（3）C是硅酸钙，化学式为CaSiO3；D为硅酸钠，其化学式Na2SiO3。

【点睛】

本题考查无机物的推断的知识，侧重硅及其化合物转化的考查，把握地壳中元素的含量推断A为解答的突破口，注意性质与用途的关系。

9．由短周期元素组成的单质A、B、C和甲、乙、丙、丁四种化合物有下图的转化关系，已知C为密度最小的气体，甲为非电解质。

根据以上转化关系回答下列问题：

（1）写出下列物质的化学式：

AB丁。

（2）元素A在周期表中的位置是，写出甲的一种用途。

（3）写出下列变化的方程式：

A与NaOH溶液反应的化学方程式

乙与过量CO2反应的离子方程式

【答案】

（1）Si（2分）O2（2分）H2SiO3或H4SiO4（2分）

（2）第三周期第ⅣA族（2分）是玻璃、光导纤维等（2分）

（3）①Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑（2分）

②SiO32—+2CO2+2H2O=H2SiO3↓+2HCO3—（2分）

【解析】

由于C是密度最小的气体,所以C是H2。

又因A+NaOH溶液

C（H2）,故A为Al或Si,无论A是Al或Si,产物乙通过量CO2后的产物丁失去的化合物丙应为H2O,故B为O2,又据甲为非电解质,故A应为Si,甲为SiO2,乙为Na2SiO3,丁为H2SiO3（或H4SiO4）。

据此解答有关问题。

10．用氮化硅（Si3N4）陶瓷代替金属制造发动机的耐热部件,能大幅度提高发动机的热效率。

工业上用化学气相沉积法制备氮化硅,反应如下:

3SiCl4+2N2+6H2

Si3N4+12HCl。

完成下列填空:

（1）氮化硅可用于制造发动机的耐热部件,因为它属于_____________晶体。

有关氮化硅的上述反应中,原子最外层只有一个未成对电子的元素是______________（填写元素符号）;属于非极性分子的化合物的电子式是 __________。

（2）比较Si和Cl两种元素非金属性强弱的方法是__________ 。

a.比较两种元素的气态氢化物的沸点

b.比较两种元素的原子获得一个电子时释放能量的大小

c.比较相同条件下两种元素氢化物水溶液的酸性强弱

（3）Si与Al、Be具有相似的化学性质,因为_________________（简述理由）,写出Si与强碱溶液反应的离子反应方程式:

____________________________。

【答案】原子H、Cl

b处在金属与非金属的分界线上Si+2OH-+H2O=SiO32-+2H2↑

【解析】

（1）氮化硅是一种新型的无机非金属材料，耐高温，属于原子晶体；H、N、Si、Cl四种原子的最外层电子构型分别为1s1、2s22p3、3s23p2、3s23p5，最外层未成对电子数分别为1、3、2、1，所以原子最外层只有一个未成对电子的元素是H和Cl；SiCl4为非极性分子，其电子式为：

。

（2）气态氢化物沸点的大小与分子间作用力及氢键有关，与非金属性无关，a错误；原子获得一个电子时释放的能量越大，元素的非金属性越大，b正确；最高价氧化物的水化物的酸性越强，元素的非金属性越大，而不是指氢化物的酸性，c错误，故可以比较Si和Cl两种元素非金属性强弱的方法是答案b。

（3）Si、Al、Be三种元素均处于金属与非金属元素的交界处，所以三者的化学性质相似；

Si与强碱溶液反应的离子反应方程式为：

Si+2OH-+H2O=SiO32-+2H2↑。