高考化学—硅及其化合物推断题的综合压轴题专题复习含详细答案

高考化学—硅及其化合物推断题的综合压轴题专题复习含详细答案
一、硅及其化合物
1．表是元素周期表的一部分，针对表中的①-⑩元素按要求回答下列问题：
（1）在①-⑩元素中，化学性质最不活泼的元素是________（填元素符号），化学性质最活泼的金属元素是________（填元素符号）。

（2）在最高价氧化物对应水化物中，酸性最强的化合物的化学式是________，碱性最强的化合物的化学式是________。

（3）氧化物属于两性氧化物的元素是________（填元素符号），写出该元素的最高价氧化物与NaOH溶液反应的离子方程式________
（4）比较元素的气态氢化物的稳定性：②_________③；最高价氧化物对应水化物的酸性强弱：②_________⑥。

（5）⑥的最高价氧化物与烧碱溶液反应的化学方程式为________
【答案】Ar K HClO4 KOH Al Al2O3 + 2OH- = 2AlO2- + H2O < > SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O
【解析】
【分析】
稀有气体性质稳定，除稀有气体同周期从左往右，同主族从下至上，非金属性增强。

非金属性越强，单质越活泼，越易与氢气化合，生成的气态氢化物越稳定，对应的最高价氧化物的水化物酸性越强。

同周期从右往左，同主族从上至下，金属性逐渐增强。

金属性越强，单质越活泼，遇水或酸反应越剧烈，最高价氧化物对应水化物的碱性越强。

【详解】
（1）根据分析①-⑩元素中，化学性质最不活泼的元素是Ar，化学性质最活泼的金属元素是K；
（2）根据分析，①-⑩元素中Cl非金属性最强，故在最高价氧化物对应水化物中，酸性最
强的化合物的化学式是HClO4，K金属性最强，碱性最强的化合物的化学式是KOH；
（3）铝、氧化铝、氢氧化率均属于两性物质，则氧化物属于两性氧化物的元素是Al，该元素的氧化物与NaOH溶液反应的离子方程式Al2O3 + 2OH- = 2AlO2- + H2O；
（4）非金属性越强，气态氢化物的稳定性越强，氧的非金属较强，故水比氨气稳定，
②<③；非金属性越强，最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，N非金属性强于Si，则HNO3酸性强于H2SiO3，故最高价氧化物对应水化物的酸性强弱：②>⑥；
（5）硅的最高价氧化物SiO2与烧碱溶液反应的化学方程式为：SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 +
H2O。

【点睛】
非金属性的应用中，需要注意非金属性与气态氢化物的稳定呈正比，与氢化物的还原性呈反比，而简单氢化物的沸点需要对比氢键和范德华力，是物理性质。

2．A、B、C、D四种易溶于水的化合物只由表中的八种离子组成，且四种化合物中阴、阳离子各不相同。

阴离子Cl－、SiO32-、OH－、NO3-
阳离子H＋、Ag＋、Na＋、K＋
已知：A溶液呈强酸性，且A溶液与B、C溶液混合均产生白色沉淀，B的焰色反应呈黄色。

回答下列问题：
（1）写出A、B、C、D的化学式：A______，B_____，C____，D____。

（2）写出A溶液与B溶液反应的离子方程式： __________。

（3）请选出适合存放A、C、D溶液的试剂瓶的序号：
溶液A C D
试剂瓶序号_________
【答案】HCl Na2SiO3 AgNO3 KOH SiO32-＋2H＋=H2SiO3↓①③②
【解析】
【分析】
A、B、C、D四种易溶于水的化合物只由表中的八种离子组成，且四种化合物中阴、阳离子各不相同，A溶液呈强酸性，则A为盐酸或硝酸，B的焰色反应呈黄色，则B中含有Na元素，A能和B反应生成白色沉淀，则B为Na2SiO3；盐酸能和AgNO3反应生成白色沉淀，所
以C为AgNO3，则A为HCl，根据四种化合物中阴阳离子各不相同，则D为KOH。

【详解】
(1)根据以上分析知，四种物质化学式分别为HCl、Na2SiO3、C为AgNO3、D为KOH；
(2)A是HCl、B是硅酸钠，二者反应生成硅酸沉淀和氯化钠，离子方程式为SiO32-
+2H+=H2SiO3↓；
(3)A是HCl、C为AgNO3、D为KOH，KOH能和二氧化硅反应生成粘性物质硅酸钠，不能用含有玻璃塞的试剂瓶盛放；硝酸银见光易分解，应该放置在棕色试剂瓶中；盐酸不分解，且和玻璃中成分不反应，所以放置在一般试剂瓶中即可，所以A、C、D选取试剂瓶序号为①③②。

【点睛】
含有钠元素的物质焰色反应为黄色，含有钾元素的物质焰色反应透过蓝色钴玻璃为紫色，钙元素的焰色反应为砖红色；玻璃中含有二氧化硅，能与碱性溶液发生反应，所以碱性溶液的试剂瓶不用玻璃塞。

3．如图为一定量饱和Ca(OH)2溶液中通入CO2气体后，产生CaCO3白色沉淀的质量与通入的CO2体积之间的关系曲线。

请回答：
①OA段曲线所表示的化学反应方程式：_________，A点处已参加反应的CO2与Ca(OH)2的物质的量之比为________。

②B处溶液中存在的浓度较大的两种离子是________和________(填离子符号)，将B处生成的溶液煮沸，可见到的现象是_____________。

【答案】Ca(OH)2＋CO2=CaCO3↓＋H2O 1∶1 Ca2＋ HCO3—溶液变浑浊(或产生白色沉淀) 【解析】
【分析】
二氧化碳与氢氧化钙饱和溶液的反应与二氧化碳的量有关，少量二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙和水，反应的化学方程式为CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O，过量二氧化碳与氢氧
化钙反应生成碳酸氢钙，反应的化学方程式为2CO2+Ca(OH)2=Ca(HCO3)2，由图可知OA段随着CO2通入CaCO3的量逐渐增大，A点达到沉淀最大值，AB段随CO2的通入，生成的CaCO3不断溶解转化为Ca(HCO3)2，B点CaCO3全溶解，溶液又变得澄清。

【详解】
①由图可知OA段随着CO2通入CaCO3的量逐渐增大，A点达到沉淀最大值，则OA段发
生的反应为二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙和水，反应的化学方程式为
CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O，由方程式可知A点处已参加反应的二氧化碳和氢氧化钙的物质的量比为1:1，故答案为：CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O；1:1；
②由图可知AB段随CO2的通入，生成的CaCO3不断溶解，发生的反应为二氧化碳与碳酸
钙反应生成碳酸氢钙，则溶液中存在的浓度较大的两种离子是钙离子和碳酸氢根离子；将
碳酸氢钙溶液煮沸，碳酸氢钙受热分解生成难溶的碳酸钙、二氧化碳和水，则可见到的现象是澄清溶液变浑浊，故答案为：Ca2＋；HCO3—；溶液变浑浊(或产生白色沉淀)。

【点睛】
明确碳酸的正盐与过量的CO2反应时生成碳酸氢盐、碳酸氢盐与碱反应时生成碳酸的正盐和水、碳酸氢盐在加热条件下生成碳酸正盐、水和CO2是解答关键。

4．有一应用前景广阔的纳米材料甲，其由A、B两种短周期非金属元素组成，难溶于水，且硬度大，熔点高。

取材料甲与熔融的烧碱反应，生成一种含A元素的含氧酸盐乙和一种含B元素的气体丙，丙能使湿润的红色石蕊试纸变蓝；乙能溶于水，加盐酸产生白色沉淀，盐酸过量沉淀不溶解。

（1）甲的化学式为____________，其晶体属于____________晶体。

（2）乙的水溶液可以用来做________________________（写出一种用途）。

（3）B元素的一种氢化物丁，相对分子质量为32，常温下为液体，其燃烧放热多且燃烧产物对环境无污染，因此可用作火箭燃料、燃料电池燃料等。

则
①丁的电子式为_____。

②丁可由次氯酸钠与过量氨气反应制得，其化学方程式________________________。

甲的制备过程中氨气需要过量的理由是____________________________________。

③丁的水溶液呈弱碱性，室温下其电离常数K1≈1.0×10－6，则0.01mol·L－1丁水溶液的pH等于____________（忽略丁的二级电离和H2O的电离）。

【答案】Si3N4原子黏合剂、木材等的防腐剂或防火剂 NaClO＋2NH3＝N2H4＋NaCl＋H2O 次氯酸钠有强氧化性，防止N2H4继续被氧化 10
【解析】
【分析】
甲由A、B两种短周期非金属元素组成，难溶于水，且硬度大，熔点高，考虑甲属于原子晶体。

甲与熔融的烧碱反应生成一种含A元素的含氧酸盐乙和一种含B元素的气体丙，且丙能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，证明丙气体为NH3，说明甲中含有氮元素。

含氧酸盐乙由短周期元素组成且为钠盐，能溶于水，加盐酸产生白色沉淀，盐酸过量沉淀不溶解，说明生成的沉淀为H2SiO3，则乙为Na2SiO3，证明甲中含有硅元素，故A为Si元素，B为N元素，依据元素化合价可推知甲为Si3N4，据此分析解答。

【详解】
(1)由分析可知，甲的化学式为Si3N4，属于原子晶体，故答案为：Si3N4；原子；
(2)乙的水溶液为硅酸钠溶液，是一种矿物胶，可以做黏合剂、木材等的防腐剂或防火剂，故答案为：黏合剂、木材等的防腐剂或防火剂；
(3)①B元素的一种氢化物丁，相对分子质量为32，常温下为液体，可知丁为N2H4，电子式为：，故答案为：；
②丁可由次氯酸钠与过量氨气反应制得，反应的化学方程式为：NaClO+2NH3＝
N2H4+NaCl+H2O，次氯酸钠有强氧化性，防止N2H4继续被氧化，氨气需要过量，故答案为：NaClO+2NH3＝N2H4+NaCl+H2O；次氯酸钠有强氧化性，防止N2H4继续被氧化；
③电离方程式为：N 2H 4+H 2O ⇌N 2H 5++OH -，该溶液中溶质电离程度较小，则
c (N 2H 4)≈0.01mol /L ，由平衡常数K =()
()
+-2524c N H c(OH )
c N H ⨯，可知该溶液中c (OH -)≈()24·N H K c =61.0100.1-⨯⨯=1.0×10-4，溶液中c (H +
)=1441010--mol /L =10-10mol /L ，则溶液的pH =10，故答案为：10。

【点睛】
正确推断元素是解答本题的关键。

本题的易错点和难点为(3)③中pH 的计算，要注意电离平衡常数表达式和水的离子积的灵活运用。

5．已知A ，B ，C ，D 均含有同一种元素，A 为单质，根据下图所示的物质之间的转化关系，回答下列有关问题。

①写出A 、B 、C 、D 各物质的名称：A________，B________，C________，D_______； ②写出A→D 的化学方程式：_______________。

③写出下列变化的离子方程式：
B →
C ______________________________；
D→B ______________________________。

【答案】硅 硅酸钠 硅酸 二氧化硅 Si+O 2
SiO 2 SiO 32-+CO 2+H 2O=H 2SiO 3↓+CO 32-
SiO 2+2OH -=SiO 32-+H 2O
【解析】
【分析】
A 是单质，A 可以与NaOH 溶液反应，A 与O 2在高温下反应产生的氧化物可以与碳在高温下反应产生A 单质，可知A 为Si 单质；Si 与氧气反应生成的D 为SiO 2；Si 与NaOH 反应生成
B 为硅酸钠，硅酸钠与二氧化碳反应生成的
C 为H 2SiO 3，硅酸受热分解得
D 为SiO 2，SiO 2与NaOH 反应生成硅酸钠，符合各物质转化关系，据此答题。

【详解】
综上所述可知可知A 为硅，B 为硅酸钠，C 为硅酸，D 为二氧化硅。

①根据上面的分析可知，A 为硅，B 为硅酸钠，C 为硅酸，D 为二氧化硅；
②A 为Si ，D 为二氧化硅，硅与氧气在高温下反应生成SiO 2，该反应的化学方程式为：Si+O 2SiO 2；
③B 是Na 2SiO 3，C 是H 2SiO 3，向Na 2SiO 3水溶液中通入CO 2气体，会发生反应产生硅酸和碳酸钠，反应的离子方程式为：SiO 32-+CO 2+H 2O=H 2SiO 3↓+CO 32-；
D 是SiO 2，B 是Na 2SiO 3，SiO 2与NaOH 溶液反应产生硅酸钠和水，反应的离子方程式为：
SiO2+2OH-=SiO32-+H2O。

【点睛】
本题考查无机物推断的知识，明确硅和二氧化硅的性质为解答关键，注意掌握常见元素化合物性质，试题有利于提高学生的分析能力及逻辑推理能力。

6．X、Y、Z为三种常见的单质，Z为绿色植物光合作用后的产物之一，A、B为常见的化合物。

它们在一定条件下可以发生如图所示的转化关系（均不是在溶液中进行的反应）以下每空中填入一种即可）。

（1）当X、Y均为金属时，X的化学式为_____________，Z为____________（填名称）。

（2）当X为非金属且为气体，Y为金属且为紫红色时，X的化学式为___________，
A的化学式为___________。

（3）当X为金属、Y为非金属且为固体时，X与A反应的化学方程式为
__________________________________________。

（4）当X、Y均为非金属固体时，X与A反应的化学方程式为
___________________________________________。

【答案】Al 氧气 H2 CuO 2Mg+CO22MgO+C SiO2+2C Si+2CO
【解析】
【分析】
Z为绿色植物光合作用后的产物之一，应为O2，X+A→Y+B的反应为置换反应，X、Y为单质，A、B为氧化物，据此答题。

【详解】
（1）当X、Y均为金属时，此反应应为铝热反应，则X为Al，Z为氧气，答案应为：Al、氧气；
（2）当X为非金属且为气体，Y为金属且为紫红色时，Y为Cu，则X应为H2，答案应为：H2、CuO；
（3）当X为金属、Y为非金属且为固体时，X应为Mg，Y应为C，该反应应是Mg和CO2的反应，反应的方程式为2Mg+CO22MgO+C；
（4）当X、Y均为非金属固体时，X应为C，Y应为Si，该反应应是C和SiO2的反应，反应的方程式为SiO2+2C Si+2CO。

7．A、B、C、D、E、F 六种物质的相互转化关系如图所示（反应条件和部分副产物未标
出），其中反应①是置换反应。

（1）若 A 、D 、F 都是非金属单质，且 A 、D 所含元素在周期表中同一列，A 、F 所含元素在周期表中同一横行，则反应①的化学方程式是_______________________。

（2）若 A 是常见的金属单质，D 、F 是气态单质，反应①在水溶液中进行，则反应②（在水溶液中进行）的离子方程式是_____________________；
（3）若 B 、C 、F 都是气态单质，且 B 有毒，③和④两个反应中都有水生成，反应②需要放电才能发生，A 、D 相遇有白烟生成，反应③的化学方程式是________________。

（4）若 A 、D 为单质，且 A 原子核内所含质子数是 D 的 2 倍，B 是参与大气循环的一种物质，③和④两个反应中都有红棕色气体生成，反应④的化学方程式是_________。

【答案】SiO 2＋2C
Si ＋2CO↑ 2Fe 2＋＋Cl 2＝2Fe 3＋＋2Cl － 4NH 3＋5O 2
4NO ＋6H 2O C ＋4HNO 3CO 2↑＋4NO 2↑＋4H 2O 【解析】
【分析】
【详解】
（1）若A 、D 、F 都是非金属单质，反应①是置换反应，A 、D 同主族，根据框图可知，A 与F 生成E ，C 与F 也能生成E ，因此只能是SiO 2与C 反应，则A 是C 、B 是SiO 2、C 是CO 、D 是Si ，E 是CO 2、F 是O 2。

反应①的方程式为SiO 2＋2C 高温 Si ＋2CO↑。

（2）若A 是常见的金属单质，反应①是置换反应，D 、F 是气态单质，根据框图可知，A 与F 生成E ，C 与F 也能生成E ，因此A 只能为Fe ，D 为H 2，F 为Cl 2，B 为HCl ，C 为FeCl 2，E 为FeCl 3。

反应②的方程式为2Fe 2＋＋Cl 2＝2Fe 3＋＋2Cl －。

（3）若 B 、C 、F 都是气态单质，且 B 有毒，③和④两个反应中都有水生成，反应②需要放电才能发生，A 、D 相遇有白烟生成，所以A 是氨气，B 是氯气，C 是氮气，D 是氯化氢，F 是氧气，E 是NO ，反应③的化学方程式是4NH 3＋5O 2 催化剂 4NO ＋6H 2O 。

（4）若A 、D 为短周期元素单质，且所含元素的原子序数A 是D 的2倍，所含元素的原子核外最外层电子数D 是A 的2倍，B 是参与大气循环的一种物质，反应①是置换反应，根据框图可知，A 为Mg ，D 为C ，B 为CO 2，C 为MgO ，又知③和④两个反应中都有红棕色
气体生成，F为HNO3。

反应④的化学方程式是C＋4HNO3CO2↑＋4NO2↑＋4H2O。

【点晴】
解框图题的方法的最关键的是寻找“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．下图是化学中部分常见的氧化物和单质的转化关系。

其中，氧化物f是制造光导纤维的重要原料，氧化物c是一种具有磁性的黑色物质。

回答下列问题：
(1)写出下列物质的化学式：单质F________，氧化物d________。

(2)写出下列反应的化学方程式：
①_____________________________________________；
④_____________________________________________。

【答案】Si H2O2Mg＋CO2C＋2MgO C＋H2O(g)CO＋H2
【解析】
【分析】
氧化物f是制造光导纤维的重要原料，f是SiO2，氧化物c是一种具有磁性的黑色物质，c 是Fe3O4，以此为突破口推出五个置换反应。

【详解】
氧化物f是制造光导纤维的重要原料，f是SiO2，氧化物c是一种具有磁性的黑色物质，c 是Fe3O4，反应①2Mg＋CO2C＋2MgO，反应②Fe3O4＋2C2CO2＋3Fe，反应
③3Fe＋4H2O（g）Fe3O4＋4H2，反应④C＋H2O(g)CO＋H2，反应⑤2C＋
SiO2Si＋2CO。

（1）根据反应⑤物质的化学式：单质F为Si，结合反应③④氧化物d为H2O 。

（2）反应①和④的化学方程式：①2Mg＋CO2C＋2MgO ④C＋H2O(g)CO＋H2。

9．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。

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
_________________________________
CuSO溶液的烧杯中，剧烈反应，放出气体并生成蓝色沉淀，（3）将一小块钠投入到盛4
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+2H2SO43SO2↑+2H2O SiO32-+2H2O+2CO2=H2SiO3↓+2HCO3-
2Na+2H2O+Cu2+═Cu(OH)2↓+H2↑+2Na+ Ca(OH)2+Mg2+=Mg(OH)2↓+Ca2+ Cl-+ClO-
+2H+═Cl2↑+H2O 3Fe+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。