2020-2021高考化学培优 易错 难题(含解析)之硅及其化合物推断题含详细答案

2020-2021高考化学培优易错难题(含解析)之硅及其化合物推断题含详细答
案
一、硅及其化合物
1．在如图所示的物质相互转化关系中，A是一种固体单质，E是一种白色不溶于水的物质。

据此填空。

（1）写出各物质的化学式：
A．________、B________、C________、
D．________、E________、F________。

（2）B与a溶液反应的离子方程式是_________。

（3）A与a溶液反应的离子方程式是__________。

【答案】Si SiO2 Na2SiO3 H2O H2SiO3 H2 SiO2＋2OH－=SiO32-＋H2O Si＋2OH－＋
H2O=SiO32-＋2H2↑
【解析】
【分析】
C中加入过量HCl产生不溶于盐酸的白色沉淀，推知E可能是硅酸，A可能是Si，代入题目验证，a溶液是强碱（如NaOH）溶液或HF溶液，而Si和SiO2与NaOH溶液反应均生成Na2SiO3．Na2SiO3与过量盐酸反应生成NaCl和H2SiO3白色沉淀：H2SiO3SiO2+H2O，与题意相符．Si和SiO2与HF溶液反应均生成SiF4，SiF4与盐酸不反应．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），据此回答问题。

【详解】
（1）由以上分析可知A是Si，B是SiO2，C是Na2SiO3，D是H2O，E是H2SiO3，F是H2；答案：Si；SiO2；Na2SiO3；H2O；H2SiO3；H2；
（2）B和a溶液反应是二氧化硅和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；
答案：SiO2+2OH-=SiO32-+H2O
（3）A和a溶液反应是硅和氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和氢气，反应的离子方程式为Si+2OH-+H2O=SiO32+2H2↑；
答案：Si+2OH-+H2O=SiO32+2H2↑
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】 +4 SiO2 SiO2+2C Si+2CO↑ CaSiO3 Na2SiO3
【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。

3．X是一种新型无机非金属材料，具有耐磨、耐腐蚀、抗冷热冲击性。

有关生产过程如下：
为了确定C的组成，某同学进行了以下的探究过程。

已知F、G都是难溶于水和稀硝酸的白色沉淀，I可做光导纤维。

按要求回答下列问题：
（1）C的空间构型为__________；X的化学式为__________。

（2）反应②的化学方程式为__________。

（3）反应⑦的离子方程式__________。

【答案】（1）正四面体；Si3N4；（2）SiCl4+8NH3=Si(NH2)4+4NH4Cl；（3）SiO32-
+2CO2+2H2O=H2SiO3↓+2HCO3-；
【解析】
试题分析：I可做光导纤维，所以I是二氧化硅，则F是硅酸，H是硅酸钠.又因为F、G都是难溶于水和稀硝酸的白色沉淀，所以G是氯化银，因此C是SiCl4，则A是硅，B是氯气。

根据X的性质可知，X是原子晶体，所以X是Si3N4。

由转化关系可知，SiCl4与NH3反应生成Si(NH2)4，根据原子守恒可知还生成HCl，由于氨气过量，故应生成NH4Cl；CO2是过量的，因此生成物是碳酸氢钠与硅酸。

（1）由以上分析可知C为SiCl4，具有甲烷的结构，为正四面体，X为Si3N4；
（2）由转化关系可知，SiCl4与NH3反应生成Si(NH2)4，根据原子守恒可知还生成HCl，由于氨气过量，故应生成NH4Cl，故反应于的反应方程式为：SiCl4+8NH3=Si(NH2)4+4NH4Cl；（3）CO2是过量的，因此生成物是碳酸氢钠与硅酸，反应舆的离子方程式为：SiO32-
+2H2O+2CO2=2H2SiO3↓+2HCO3-。

【考点定位】本题考查无机物的推断，硅及其化合物的性质。

【名师点晴】本题考查无机物的推断。

此类题的解答一般有以下步骤：思维起点的选择：思维起点是指开始时的思维指向、思维对象或思维角度，推断题中的思维起点应是最具特征的某个条件(包括文字叙述或某个变化过程)；思维过程的展开：解题者在确定思维起点的基础上，利用题目所给信息，结合已有的化学知识和解题经验，不断地缩小问题状态与目标状态的距离；思维过程的检验：将上述思维过程的结果代入题中，检查一下是否符合题中条件。

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。

4．（14分）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、抗氧化的特性。

它是以中学化学中常见物质为原料来生产的，图中C、M、K均含A元素，M的分子式为A（NH2）4；E为不含A 元素的氢化物，在空气中易形成白雾；G、F均为难溶于水的白色沉淀，H为氧化物，J为气体；其余物质均为中学化学中常见物质。

（提示：NH3和H2O的化学性质在某些方面相似）
请回答下列问题：
（1）写出指定物质的化学式：A ，C ，F 。

（2）K的化学式为。

（3）写出图中下列序号的化学方程式：
反应④；
反应⑤。

（4）写出图中反应⑥的离子方程式：。

【答案】（14分）（1）Si （2分）；SiCl4 （2分）； H2SiO3（H4SiO4）（2分）；
（2）Si3N4（2分）
（3）④Si＋2NaOH ＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑（2分）⑤SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O （2分）
（4）⑥SiO32－＋2CO2＋2H2O＝H2SiO3↓＋2HCO3－（2分）
【解析】
试题分析：根据题中各种物质之间的转化关系，F均为难溶于水的白色沉淀，H为氧化物，H与NaOH溶液发生反应产生I，I 与过量的CO2发生反应产生F，，数目F是弱酸，而且不稳定，受热发生分解反应，结合化合物A可谓形成四个共价键可知A元素为Si价化合物，C、H、K均含有A元素，K抗腐蚀能力强，氮溶液被氢氟酸腐蚀，数目K中含有Si元素，由此可取代A是Si，H是SiO2，I是Na2SiO3，则F 是H2SiO3，E为不含A 元素的氢化物，在空气中易形成白雾；E与AgNO3溶液发生反应产生的F为难溶于水的白色沉淀，则F 是AgCl，E是HCl，所以B是Cl2。

C是SiCl4，SiCl4与过量的NH3发生反应产生M是Si3N4，K是含有Si元素的两种短周期元素组成的新型无机非金属材料，具有超硬物质，具有耐磨、耐腐蚀、抗冷热冲击、抗氧化的特性。

则K是Si3N4。

（1）A物质的化学式：是Si；C 化学式是SiCl4，F是H2SiO3，（2）K的化学式为Si3N4；（3）图中Si可以与NaOH溶液发生反应产生氢气，反应④的化学方程式是：Si＋2NaOH ＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑；反应⑤是酸性氧化物SiO2与碱NaOH发生反应，产生盐和水，反应的化学方程式是：SiO2＋
2NaOH＝Na2SiO3＋H2O；（4）由于酸性H2CO3> H2SiO3，因此硅酸盐与碳酸发生反应产生硅酸，由于CO2过量，因此反应产生的碳酸盐是酸式盐，图中反应⑥是的离子方程式SiO32－＋2CO2＋2H2O＝H2SiO3↓＋2HCO3－
【考点定位】考查了物质转化关系和判断、物质化学式、化学方程式和离子方程式的书写
的知识。

【名师点睛】本题是无机元素及化合物的推断题，全面考查了元素及化合物的性质及应用，要掌握元素及化合物的结构、性质、应用，同时把反应现象和题干信息充分结合，与材料及制取方法结合，注意物质的量的多少对反应及产物的影响。

本题考查的非金属元素N、Cl、Si元素及其化合物的性质和应用的知识。

从物质之间的转化关系中找准突破口，问题就会各个击破，迎仍而解。

5．[6分] 物质A～J均由短周期元素组成，并有如下图转化关系，A是常见液体，D、F为组成元素相同的无色气体，B、E、G、H是单质，且E是常见光太阳电池中的半导体材料，G、H呈气态，且H呈黄绿色。

请回答下列问题：
（1）A的电子式为。

（2）I的化学式为。

（3）B与C反应的化学方程式为。

（4）H与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为。

【答案】（1）（2）SiCl4（3）2C+SiO2高温Si+2CO↑
（4）Cl2+2OH―Cl―+ClO―+H2O
【解析】
试题分析：E是常见光太阳电池中的半导体材料，应为硅， H呈黄绿色，为氯气，B、C是碳与二氧化硅，A为水，D为CO,F为CO2，G为氢气，I为四氯化硅，J为氯化氢，（1）A
的电子式为；（2）I的化学式为SiCl4；（3）B与C反应的化学方程式为
2C+SiO2高温Si+2CO↑；（4）H与氢氧化钠溶液反应的离子方程式
Cl2+2OH―Cl―+ClO―+H2O
考点：考查无机元素推断，考查硅及其化合物的知识。

6．在下图所示的物质转化关系中，A是海水中含量最丰富的盐，B是常见的无色液体，F 在D中燃烧发出苍白色火焰。

H可用于制造光导纤维，J是一种乳白色凝胶状沉淀。

(部分生成物和部分反应条件未列出) 请回答下列问题：
（1）形成单质D的元素在周期表中的位置
（2）形成C、D、F单质的元素半径由大到小的顺序(填写元素符号)
（3）C长期暴露在空气中，最终产物是
（4）H在高温下与碳反应方程式为，若转移4mol电子参加反应的碳为 mol。

（5）写出反应①的离子方程式
（6）写出反应②的化学方程式
【答案】（1）第三周期第；（2）Na>Cl>H；（3）Na2CO3（4）
SiO2+2C Si+2CO↑；
（5） Cl2+ 2OH--=" Clˉ+" ClO-+H2O（2分）（6）Na2SiO3+ 2HCl = H2SiO3↓ + 2NaCl（2分）【解析】
试题分析：根据题意可知：A 是NaCl；B是H2O；C是Na；D是Cl2；E是NaOH；F是H2；G是HCl；H是SiO2；I是Na2SiO3；K是NaClO；J是H2SiO3。

（1）形成单质D的元素在周期表中的位置是第三周期第；（2）同一周期的元素，原子序数越大，原子半径就越小；不同周期的元素，原子核外电子层数越多，原子半径就越大，所以形成C、D、F单质的元素半径由大到小的顺序是Na>Cl>H；（3）C暴露在空气中，首先被氧化变为Na2O，Na2O与空气中的水发生反应产生NaOH，NaOH潮解变为溶液，溶液吸收CO2变为
Na2CO3，所以最终产物是Na2CO3。

(4) H在高温下与碳反应方程式为
SiO2+2C Si+2CO↑；根据方程式可知每转移4mol的电子，反应消耗C单质的物质的量是2mol；（5）反应①的离子方程式是Cl2+ 2OH--=" Clˉ+" ClO-+H2O；（6）反应②的化学方程式是Na2SiO3+ 2HCl = H2SiO3↓ + 2NaCl。

考点：考查元素及化合物的知识。

包括物质的推断、元素在周期表中的位置、原子半径大小比较、物质的保存及成分、化学方程式和离子方程式的书写的知识。

7．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 ·mol－
1，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】Fe2SiO4或2FeO•SiO22Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
【解析】
其中A~J是中学化学中的常见物质，G是一种红褐色固体，G为Fe(OH)3，则H为Fe(OH)2，C为液体盐；D是一种难溶于水的含氧酸，D为H2SiO3，J是一种主要的温室气体，J为CO2，则I为硅酸盐，A的焰色反应呈黄色，A含有钠元素，因此I为Na2SiO3，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Cl2，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 ·mol－
1，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Fe2SiO4。

(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：Fe2SiO4；
(3)C→F是亚铁离子被氯气氧化的反应，离子方程式为2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-
，故答案为：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-；
(4)H→G是氢氧化亚铁被氧化的反应，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。

8．金属和非金属被广泛应用于人类生产生活中。

（1）Na的一种化合物常用于潜艇中处理CO2和供氧，它处理CO2的化学方程式为
_____________。

（2）缺铁性贫血患者应补充 Fe2＋，通常以硫酸亚铁的形式补充，而硫酸铁无这种药效。

当用硫酸亚铁制成药片时外表包有一层特殊的糖衣，这层糖衣的作用 ___________。

（3）工业上将氯气通入石灰乳制取漂白粉，漂白粉的有效成分是____________（填化学式），它能杀菌消毒是因为有 __________________性。

（4）人们常常选用雕花玻璃装饰房间。

在玻璃上雕花时发生的化学方程式是
______________________。

（5）许多人喜欢佩戴玉石饰品。

玉石的主要成分基本都属于硅酸盐，例如和田玉
(Ca2Mg5H2Si8O24)可表示为复杂氧化物形式2CaO·5MgO·8SiO2·H2O，则南阳玉(CaAl2Si2O8)表示为复杂氧化物形式是__________。

（6）向一铝制易拉罐中充满 CO2后，再往罐中注入足量的质量分数为 20%的 NaOH 溶液，立即严封罐口，不—会儿就发现易拉罐变瘪，再过一会易拉罐又鼓胀起来，解释上述实验现象，易拉罐又鼓胀起来的原因是______________________(用化学方程式表示)
【答案】2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2保护 FeSO4不被空气中的氧气氧化 Ca(ClO)2强氧化SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O CaO·Al2O3·2SiO2 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
【解析】
【分析】
（1）过氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气；
（2）亚铁离子具有还原性，易被氧化；
（3）漂白粉主要成分氯化钙、次氯酸钙，有效成分次氯酸钙；它能杀菌消毒是因为有强氧化性；
（4）玻璃上雕花时发生氢氟酸与二氧化硅反应生成四氟化硅和水；
（5）根据硅酸盐化学式可表示为：活泼金属氧化物•金属氧化物•非金属氧化物•水，注意质量守恒进行解答；
（6）金属铝能和强碱反应生成氢气，导致罐内气体压强又增大而重新鼓起。

【详解】
（1）过氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气，方程式：2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2；（2）亚铁离子具有还原性，易被氧化，
故答案为保护 FeSO4不被空气中的氧气氧化；
（3）漂白粉主要成分氯化钙、次氯酸钙，有效成分次氯酸钙，次氯酸钙化学式：
Ca(ClO)2；它能杀菌消毒是因为有强氧化性；
故答案为Ca(ClO)2；强氧化；
（4）玻璃上雕花时发生氢氟酸与二氧化硅反应生成四氟化硅和水，反应方程式为：
4HF+SiO2=SiF4↑+2H2O，
故答案为4HF+SiO2=SiF4↑+2H2O；
（5）南阳玉(CaAl2Si2O8)，用氧化物形式可表示为：CaO•Al2O3•2SiO2，
故答案为CaO•Al2O3•2SiO2；
（6）金属铝能和强碱反应生成氢气，导致罐内气体压强又增大而重新鼓起，金属铝能和强碱反应的实质是：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，
故答案为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑。

【点睛】
本题考查了元素化合物知识，涉及药品的保存、离子方程式的书写等，明确钠、铁及其化合物、漂白粉、二氧化硅的性质是解题关键，注意硅酸盐改写为氧化物的一般方法。

9．将过量的CO2分别通入①CaCl2溶液；②Na2SiO3溶液；③NaAlO2溶液；④饱和
Na2CO3溶液；⑤Ca(OH)2溶液⑥Ca(ClO)2溶液。

最终溶液中有沉淀或晶体析出的是（）A．①②③④B．②③④C．②③④⑥D．①②④
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
①CaCl2溶液与二氧化碳不反应，故①不会产生沉淀；②硅酸钠溶液通二氧化碳发生反应：Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3硅酸是一种白色沉淀，故②产生白色沉淀；③NaAlO2溶液通入过量的二氧化碳，由于碳酸酸性比氢氧化铝强，所以生成氢氧化铝白色沉淀和碳酸氢钠，2H2O+NaAlO2+CO2=Al(OH)3↓+NaHCO3，故③产生白色沉淀；④饱和Na2CO3溶液通入足量的二氧化碳，由Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3可知，此反应消耗水，且Na2CO3转化为NaHCO3后溶质质量增加，又因NaHCO3溶解度较小，所以会有晶体析出，故④会产生沉淀，⑤Ca(OH)2通入过量的二氧化碳，发生的反应为：2CO2+Ca(OH)2=Ca(HCO3)2，不会产生沉淀，故⑤不会产生沉淀；⑥Ca(ClO)2溶液，因为酸性H2CO3>HClO，发生反应：Ca(ClO)2+ 2CO2＋2H2O=Ca(HCO3)2+2HClO，由于Ca(HCO3)2是可溶性物质，因此⑥不会形成沉淀；
故选B。

10．完成下列各题。

（1）制备陶瓷是以粘土[主要成分Al2Si2O5(OH)4]为原料，经高温烧结而成。

若以氧化物形式表示粘土的组成，应写为。

（2）如果胃酸过多，可服用（填写化学式）缓解症状，但如果患有胃溃疡，则不能服用，以防止胃穿孔。

（3）雕花玻璃是用氢氟酸对玻璃进行刻蚀而制成的，这一过程中发生反应的化学方程式为。

（4）二氧化氯（ClO2）是一种高效、广谱、安全的杀菌、消毒剂，工业上是用氯酸钠（NaClO3）与盐酸反应生产ClO2的，反应过程中同时会生成氯气。

写出该反应的化学方程式。

【答案】（1）Al2O3·2SiO2·2H2O；（2）NaHCO3；
（3）SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O；
（4）2NaClO3+4HCl=2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O。

【解析】
试题分析：（1）复杂硅酸盐书写成氧化物，金属氧化物在前，非金属氧化物在后，因此粘土的氧化物：Al2O3·2SiO2·2H2O；（2）治疗胃酸过多，常有Al(OH)3和NaHCO3，如果患有胃溃疡，不能服用NaHCO3，因此产生的CO2是酸性氧化物，加速胃溃疡，因此应服用氢氧化铝；(3)发生反应是SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O；（4）NaClO3作氧化剂，Cl转化成ClO2，HCl作还原剂，Cl→Cl2，根据化合价的升降法进行配平，因此反应方程式为
2NaClO3+4HCl=2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O。

考点：考查复杂硅酸盐写成氧化物、物质用途、氧化还原反应方程式的书写等知识。