化学硅及其化合物推断题的专项培优练习题(含答案)附答案

化学硅及其化合物推断题的专项培优练习题(含答案)附答案
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(Na 2RO 3)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)H 2CO 3的酸性强于E 的，请用离子方程式予以证明：
________________________________。

【答案】SiO 2 CaSiO 3 Na 2SiO 3 Si H 2SiO 3 SiO 2＋2C
Si ＋2CO ↑ 1∶2 Si ＋2OH －＋H 2O ＝SiO 32-＋2H 2↑ SiO 32-＋Ca 2＋＝CaSiO 3↓ SiO 32-＋CO 2＋H 2O ＝H 2SiO 3↓＋CO 32- 【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(Na 2RO 3)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SiO 2，D 为Si ，C 为Na 2SiO 3，根据反应②或反应⑤都可推得B 为CaSiO 3，根据反应⑥推知E 为H 2SiO 3。

【详解】
（1）根据上面的分析可知，A 为SiO 2，B 为CaSiO 3，C 为Na 2SiO 3，D 为Si ，E 为H 2SiO 3； （2）反应①的化学方程式为SiO 2＋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 －＋H 2O ＝SiO 32-＋2H 2↑；
（4）反应⑤的离子方程式为SiO 32-＋Ca 2＋＝CaSiO 3↓；
（5）H 2CO 3的酸性强于H 2SiO 3，根据复分解反应的规律：强酸制取弱酸，则可以向Na 2SiO 3的水溶液中通入CO 2气体，发生反应产生硅酸和碳酸钠，反应的离子方程式是：SiO 32-＋CO 2＋H 2O ＝H 2SiO 3↓＋CO 32-。

2．有两种短周期元素X 、Y ，X 元素原子的最外层电子数为a ，次外层电子数为b ；Y 元素原子的M 层（有电子）电子数为()a b -，L 层电子数为()a b +。

（1）推断元素名称和符号：X_______、______，Y______、_______。

（2）X、Y两元素形成的化合物可能具有的性质是_______（填序号）。

A.能与水反应
B.能与硫酸反应
C.能与氢氧化钠溶液反应（3）X元素的原子含有_______个能层，Y元素的原子含有_______个能层。

【答案】氧 O 硅 Si C 2 3
【解析】
【分析】
短周期元素X和元素Y，元素X原子的最外层电子数为a，次外层电子数为b；元素Y原子的M层电子数为(a－b)，L层电子数为(a＋b)，则L层电子数为8，所以a＋b＝8，所以元素X原子有2个电子层，故b＝2，所以a＝8－b＝8－2＝6，故X为O元素；故元素Y原子的M层电子数为a－b＝6－2＝4，Y为Si元素，X、Y两元素形成的化合物为SiO2，结合元素化合物的性质判断。

【详解】
(1)X为O元素，Y为Si元素，故答案为：氧；O；硅；Si；
(2)X、Y两元素形成的化合物为SiO2；
A．SiO2不与水反应，故A错误；
B．SiO2性质稳定，溶于HF酸，不溶于其它酸，故B错误；
C．SiO2与氢氧化钠反应生成硅酸钠与水，故C正确；
D．SiO2不与氯气反应，故D错误；
故答案为：C；
(3)氧原子和硅原子的原子结构示意图分别为：、，所以氧原子有2个能
层，硅原子有3个能层，故答案为：2；3。

【点睛】
本题推断元素种类是解题关键，根据每一能层能够排布的电子数多少进行综合判断，注意二氧化硅性质的特殊性。

3．某同学用某化合物X（两种短周期元素组成的纯净物）进行了如下实验：
实验步骤②中还观测到生成黑色固体和无色无味气体，生成的溶液可作为建筑行业的一种黏合剂。

请回答：
（1）X的化学式是____，步骤①的离子方程式是___。

（2）步骤②的化学方程式是_____。

【答案】Mg2Si Mg2Si +4H+=SiH4↑+2Mg2+ SiH4 +2KMnO4=2MnO2↓+Na2SiO3+H2↑+H2O 【解析】
【分析】
短周期元素形成的化合物中，与过量烧碱溶液生成白色沉淀，则灼烧后得到白色固体的为MgO，4.0g白色固体可得X中0.1molMg原子，无色气体A与高锰酸钾可生成黏合剂硅酸钾溶液，可知无色气体A具有还原性且含有Si元素，据此分析作答。

【详解】
（1）根据化合物X 7.20g计算得到Mg原子与Si原子个数之比为2:1，则X的化学式为
Mg2Si，在盐酸作用下会生成硅烷气体与氯化镁，故其离子方程式为：Mg2Si
+4H+=SiH4↑+2Mg2+，故答案为：Mg2Si；Mg2Si +4H+=SiH4↑+2Mg2+；
（2）在强氧化剂高锰酸钠的作用下，硅烷被氧化为硅酸钠与氢气，同时生成黑色固体二氧化锰，根据氧化还原反应得失电子守恒与元素守恒可得，其化学方程式为：SiH4
+2KMnO4=2MnO2↓+K2SiO3+H2↑+H2O。

4．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↑
5．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。

6．已知A是灰黑色、有金属光泽的固体单质。

根据如图所示的物质之间的转化关系，回答下列有关问题。

(少量)
(1)写出A、B、C、D的化学式：A________，B________，C________，D________。

(2)写出D→A的化学方程式：___________________________________。

(3)写出B→C的离子方程式：___________________________________；
【答案】Si Na2SiO3 H2SiO3 SiO2 SiO2+2C Si+2CO↑ CO2+ SiO32- +H2O=H2SiO3↓+CO32-【解析】
【分析】
A是灰黑色、有金属光泽的固体单质，根据转化关系，A能与氢氧化钠反应，同时由D与碳高温条件下制得，可知A为Si，Si与氧气反应生成的D为SiO2；Si与NaOH溶液反应生成B为硅酸钠，硅酸钠与二氧化碳反应生成的C为H2SiO3，H2SiO3受热分解得D为
SiO2，SiO2与NaOH溶液反应生成Na2SiO3，据此答题。

【详解】
A是灰黑色、有金属光泽的固体单质，根据转化关系，A能与氢氧化钠反应，同时由D与碳高温条件下制得，可知A为Si，Si与氧气反应生成的D为SiO2；Si与NaOH溶液反应生成B为硅酸钠，硅酸钠与二氧化碳反应生成的C为H2SiO3，H2SiO3受热分解得D为
SiO2，SiO2与NaOH溶液反应生成Na2SiO3。

(1)根据上面的分析可知，A为Si，B为Na2SiO3，C为H2SiO3，D为SiO2；
(2)A为Si，D为SiO2，SiO2与碳单质在高温下反应生成单质Si，反应的化学方程式为
SiO2+2C Si+2CO↑；
(3)B Na2SiO3，C是H2SiO3，向硅酸钠溶液溶液中通入CO2气体，发生复分解反应生成硅酸，反应的离子方程式为：CO2+ SiO32- +H2O=H2SiO3↓+CO32-。

【点睛】
本题考查无机物推断，涉及硅和二氧化硅、硅酸盐的性质。

熟练掌握元素化合物性质与转化为解答关键，试题有利于提高学生的分析能力及逻辑推理能力。

7．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。

8．已知A是灰黑色的硬而脆的固体，B是气态物质，A~E各种物质的相互转化关系如下图所示。

（1）写出B、D、E三种物质的化学式： B______，D_______，E________；
（2）画出A的原子结构示意图__________；
（3）写出C→A的化学方程式___________。

【答案】SiF4 Na2SiO3 H2SiO3或H4SiO4 2C+SiO2Si+2CO
【解析】
【分析】
A是灰黑色的硬而脆的固体，且能溶于NaOH溶液，可知A为Si，其与F2反应生成的B是气态SiF4，Si与O2在加热条件下生成的C为SiO2，Si溶于NaOH溶液生成的D为Na2SiO3，Na2SiO3溶液中滴加稀酸生成不溶于水的E为硅酸(H2SiO3)，据此分析解题。

【详解】
(1)由分析可知： B的化学式为SiF4、D的化学式为Na2SiO3、E的化学式为H2SiO3；
(2)硅原子的核电荷数为14，其原子结构示意图为；
(3)SiO2在高温下和碳反应生成Si，反应的化学方程式为2C+SiO2Si+2CO。

9．（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。

10．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。