高考化学复习硅及其化合物推断题专项综合练及答案1.docx
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高考化学复习硅及其化合物推断题专项综合练及答案1
高考化学复习硅及其化合物推断题专项综合练及答案
(1)
一、硅及其化合物
1.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。
2.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图所示。
A为地壳中含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。
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】
CaSiO3SiO2+2NaOH=NaSiO3+H2OSiO32-+2CO2+2H2O=H2SiO3↓+2HCO3-C,D
【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SiO2,E为CO;由“B+NaOH→D+H2O”可得D为Na2SiO3;由“B+CaO→C”可得C为CaSiO3;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:
CaSiO3;
(3)B为SiO2,与NaOH溶液反应生成Na2SiO3和水,该反应的化学方程式为:
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O;
(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H2SiO3;由于CO2过量,则反应生成HCO3-,故该反应的离子方程式为:
SiO32-+2CO2+2H2O=H2SiO3↓+2HCO3-;
(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。
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.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↑
【解析】
【分析】
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。
【详解】
(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↑。
【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。
5.已知A、B、C、D、E是中学常见的五种化合物。
且A、B、C均含有同一种元素,A可用于呼吸面具中的氧气来源,B是制备普通玻璃的主要成分之一,D在常温下是一种常见液体,E是一种两性氢氧化物,F是一种非金属单质。
它们之间有如下关系:
A+D→C+F,C+E→盐+D。
(1)写出下列物质的化学式:
A_____、B_____、D_____、F_______
(2)写出C+E→盐+D的离子方程式_____________________________;
(3)E中某元素的单质可与氧化铁发生铝热反应,写出其反应的化学方程式__________________________________。
【答案】Na2O2Na2CO3H2OO2Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O2Al+Fe2O3
Al2O3+2Fe
【解析】
【分析】
A、B、C、D、E是中学常见的五种化合物。
且A、B、C均含有同一种元素,A可用于呼吸面具中的氧气来源,A为过氧化钠;B是制备普通玻璃的主要成分之一,且含有钠元素,为碳酸钠;D在常温下是一种常见液体,D为水;E是一种两性氢氧化物,E为氢氧化铝;F是一种非金属单质,A+D→C+F,则C为氢氧化钠,F为氧气;氢氧化钠能够与氢氧化铝反应生成偏铝酸钠和水,满足C+E→盐+D,据此分析解答。
【详解】
(1)根据上述分析,A为过氧化钠,B为碳酸钠,C为氢氧化钠,D为水;E为氢氧化铝;F为氧气,故答案为Na2O2;Na2CO3;H2O;O2;
(2)C+E→盐+D为氢氧化钠与氢氧化铝反应生成偏铝酸钠和水,氢氧化铝难溶于水,应该用化学式表示,反应的离子方程式为Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O,故答案为Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O;
(3)铝与氧化铁发生铝热反应,反应的化学方程式为2Al+Fe2O3
Al2O3+2Fe,故答案为2Al+Fe2O3
Al2O3+2Fe。
6.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。
7.含A元素的一种单质是一种重要的半导体材料,含A元素的一种化合物C可用于制造高性能的现代通讯材料——光导纤维,C与烧碱反应生成含A元素的化合物D。
(1)A的原子结构示意图为________,A与碳在原子的电子层结构上的相同点是________________________________________________________。
(2)易与C发生化学反应的酸是_________(写名称),反应的化学方程式是_______________________________。
(3)将C与纯碱混合高温熔融时也发生化学反应生成D
①写出该反应的化学方程式:
___________________________________________。
②要将纯碱高温熔化,下列坩埚中可选用的是________。
A.普通玻璃坩埚B.石英玻璃坩埚C.铁坩埚
(4)100gC与石灰石的混合物充分反应后,生成的气体在标准状况下的体积为11.2L,100g混合物中石灰石的质量分数是________。
【答案】
最外层均有4个电子,最内层均有2个电子氢氟酸SiO2+4HF===SiF4↑+2H2OSiO2+Na2CO3
Na2SiO3+CO2↑C50%
【解析】试题分析:
本题考查无机推断、侧重硅元素的单质及其化合物性质的考查、化学计算。
含A元素的一种单质是一种重要的半导体材料,含A元素的一种化合物C可用于制造光导纤维,则A为硅元素,C为SiO2;C(SiO2)与烧碱反应生成Na2SiO3和H2O,含A元素的化合物D为Na2SiO3。
(1)A为Si,Si原子的核电荷数为14,Si原子核外有14个电子,根据原子核外电子排布规律,A的原子结构示意图为
。
碳的原子结构示意图为
,硅原子与碳原子的电子层结构上的相同点是:
最外层均有4个电子,最内层均有2个电子。
(2)C为SiO2,易与SiO2发生化学反应的酸是氢氟酸,SiO2与HF反应生成SiF4和H2O,反应的化学方程式为SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O。
(3)①SiO2与纯碱高温熔融时反应生成Na2SiO3和CO2,反应的化学方程式为SiO2+Na2CO3
Na2SiO3+CO2↑。
②A,普通玻璃的成分为Na2SiO3、CaSiO3和SiO2,SiO2与纯碱高温下反应生成Na2SiO3和CO2,不能选用普通玻璃坩埚熔化纯碱;B,石英玻璃的成分为SiO2,SiO2与纯碱高温下反应生成Na2SiO3和CO2,不能选用石英玻璃坩埚熔化纯碱;C,铁与Na2CO3高温不反应,可选用铁坩埚熔化纯碱;答案选C。
(4)SiO2与石灰石的混合物充分反应,可能发生的反应有SiO2+CaCO3
CaSiO3+CO2↑、CaCO3
CaO+CO2↑,根据C守恒,n(CaCO3)=n(CO2)=
=0.5mol,m(CaCO3)=0.5mol
100g/mol=50g,100g混合物中石灰石的质量分数为
100%=50%。
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.阅读下面信息,推断元素,按要求回答问题:
信息
问题
①短周期元素X、Y、Z、W,原子序数依次增大,最外层电子数均不少于最内层电子数
(1)X一定不是______;
A.氢B.碳C.氧D.硫
②一定条件下,上述四种元素的单质均能与足量的氧气反应,生成的氧化物有两种能溶于稀硫酸,三种能溶于浓NaOH,氧化物的相对式量都大于26
(2)这四种元素含有铝元素吗?
__;
③上述四种元素的单质的混合物,加入足量的盐酸溶液,固体部分溶解,过滤,向滤液中加入过量的烧碱溶液,最终溶液中有白色沉淀
(3)白色沉淀的化学式为________;
④上述四种元素的单质的混合物,加入足量的烧碱溶液,固体部分溶解,过滤,向滤液中加入过量的盐酸溶液,最终溶液中有白色沉淀
(4)生成白色沉淀的离子方程式为______________________;
【答案】AD一定含有铝元素Mg(OH)2SiO32-+2H+=H2SiO3↓
【解析】
【分析】
(1)X若为氢时,其最外层电子数为1;X若为硫,原子序数比X大的Y、Z、W不可能都是短周期元素;
(2)有一种元素的氧化物既能与酸反应、又能与碱反应;
(3)白色沉淀应为碱,短周期元素中只有Mg(OH)2符合;
(4)滤液中加入过量的盐酸溶液,得到的应是难溶于水的弱酸,可为H2SiO3或H4SiO4;
【详解】
(1)X若为氢时,其最外层电子数为1,不合理;X若为硫,原子序数比X大的Y、Z、W不可能都是短周期元素,不合理,X为碳或氧时合理,故答案为AD;
(2)四种元素的单质均能与足量的氧气反应,生成的氧化物有两种能溶于稀硫酸,三种能溶于浓NaOH,氧化物的相对式量都大于26,说明四种元素均为第三周期主族元素,且有一种元素的氧化物既能与酸反应、又能与碱反应,则一定含有铝元素;
(3)对所有短周期元素进行试探,唯有镁元素符合性质,可知白色沉淀物的化学式为Mg(OH)2;
(4)唯有硅元素在④变化中最终得到白色沉淀H2SiO3(或H4SiO4),生成该白色沉淀的离子方程式为SiO32-+2H+=H2SiO3↓(或SiO32-+2H++H2O=H4SiO4↓)。
10.化学与人类社会可持续发展密切相关,能源、环境、材料以及日常生活等都离不开化学。
(1)硅是无机非金属材料的主角。
请你举出两种含硅的材料名称________;铝制品表面因有一层氧化铝薄膜而经久耐用,但该氧化膜易被酸、碱破坏。
若将氧化铝与氢氧化钠溶液作用,反应的离子方程式为________________________________________。
(2)氯气用于漂白时,实际上起漂白作用的物质不是Cl2而是它和水反应生成的________(写化学式)。
缺铁性贫血患者补充的铁,通常以硫酸亚铁的形式,而硫酸铁则没有这种药效。
当用硫酸亚铁制成药片时外表要包有一层特殊的糖衣,这层糖衣的作用是_______________________________________。
(3)从降低成本和减少环境污染的角度考虑,制取硫酸铜最好的方法是________(填选项字母)。
A.铜和浓硫酸反应B.铜和稀硫酸反应
C.氧化铜和硫酸反应D.铜与Fe2(SO4)3溶液反应
【答案】玻璃、水泥、陶瓷、光导纤维等Al2O3+2OH-===2AlO2-+H2OHClO防止Fe2+被氧化C
【解析】
(1)含硅的材料有玻璃、水泥、陶瓷和光导纤维等;氧化铝为两性氧化物,能与碱反应,其反应的离子方程式为:
Al2O3+2OH-===2AlO2-+H2O。
(2)Cl2与水反应生成的HClO具有强氧化性,具有漂白性,因此实际起漂白作用的物质是HClO;Fe2+容易被氧化,因此用硫酸亚铁制成药片时外表要包有一层特殊的糖衣,防止Fe2+被氧化而使药品失效。
(3)铜和浓硫酸反应会生成具有污染性的气体SO2,同时生成1molCuSO4消耗2molH2SO4,成本较高,A错误;铜和稀硫酸不反应,B错误;氧化铜和稀硫酸反应的产物无污染性,且生成1molCuSO4只需要消耗1molH2SO4,C正确;铜与Fe2(SO4)3溶液反应生成的CuSO4中混有FeSO4,增加分离的成本,D错误,故制取硫酸铜最好的方法是氧化铜和硫酸反应,答案选C。
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