2020-2021高考化学一模试题分类汇编——硅及其化合物推断题综合及详细答案

2020-2021高考化学一模试题分类汇编——硅及其化合物推断题综合及详细答
案
一、硅及其化合物
1．A 元素的一种单质是重要的半导体材料，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)易与C 发生化学反应的酸是________，反应的化学方程式是_______________ 。

(2)将C 与纯碱混合，在高温熔融时发生化学反应也可生成D ，同时还生成B 的最高价氧化物E ；将E 与D 在足量的水中混合后，又发生化学反应生成含A 的化合物F 。

①写出生成D 和F 的化学反应方程式：____________________、__________________。

②要将纯碱在高温下熔化，下列坩埚中不可选用的是________。

A ．普通玻璃坩埚
B ．石英玻璃坩埚
C ．瓷坩埚
D ．铁坩埚
【答案】氢氟酸 SiO 2＋4HF=SiF 4↑＋2H 2O SiO 2＋Na 2CO 3
高温Na 2SiO 3＋CO 2↑ Na 2SiO 3＋
CO 2＋H 2O=Na 2CO 3＋H 2SiO 3↓ ABC
【解析】
【分析】
“A 元素的一种单质是重要的半导体材料”说明A 为Si ，通过“光导纤维”可推测C 为SiO 2，SiO 2与烧碱即氢氧化钠反应生成的含Si 元素的化合物为Na 2 SiO 3。

SiO 2与纯碱即碳酸钠高温条件下生成Na 2 SiO 3和CO 2，故B 为C ，E 为CO 2，二氧化碳和硅酸钠在足量水中可生成硅酸和碳酸钠，故F 为H 2SiO 3。

【详解】
（1）SiO 2易与氢氟酸发生反应，故答案为：氢氟酸；242SiO +4HF=SiF +2H O ↑ ； （2）①根据分析可知答案为：223232=SiO +Na CO Na SiO +CO ↑高温 ；23222323Na SiO +CO +H O=Na CO +H SiO ↓ ；
②A 项普通玻璃坩埚中含有SiO 2，会在高温下与纯碱反应，故A 项错误；B 项石英玻璃坩埚中含有SiO 2，会在高温下与纯碱反应，故B 项错误；C 项瓷坩埚中含有SiO 2，会在高温下与纯碱反应，故C 项错误；D 项铁坩埚中不含高温条件下与纯碱反应的物质，故D 项正确；故答案为：ABC 。

【点睛】
半导体材料为硅单质，光导纤维材料为二氧化硅，为高频考点，一定要注意记忆区分。

2．A 、B 、C 、D 、E 五种物质中均含有同一种非金属元素，他们能发生如图所示的转化关系。

若该元素用R 表示，则A 为R 的氧化物，D 与NaOH 溶液反应生成C 和H 2。

请回答：
(1)写出对应物质的化学式：A________________； C________________；
E________________。

(2)反应①的化学方程式为_______________________________________。

(3)反应④的离子方程式为_____________________________________。

(4)H2CO3的酸性强于E的，请用离子方程式予以证明：
_______________________________。

【答案】SiO2 Na2SiO3 H2SiO3(或H4SiO4) SiO2＋2C Si＋2CO↑ Si＋2OH－＋
H2O===SiO32-＋2H2↑ SiO32-＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋CO32-(或SiO32-＋2CO2＋
2H2O===H2SiO3↓＋2HCO3-)
【解析】
【分析】
【详解】
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；（1）由以上分析可知A为SiO2，C为Na2SiO3，E为H2SiO3；
（2）反应①的化学方程式为2C+SiO2Si+2CO↑；
（3）反应④的离子方程式为Si+2OH-+H2O＝SiO32-+2H2↑；
（4）H2CO3的酸性强于H2SiO3的酸性，可在硅酸钠溶液中通入二氧化碳，如生成硅酸沉淀，可说明，反应的离子方程式为SiO32-+CO2+H2O＝H2SiO3↓+CO32-。

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．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 Na2SiO3 H2SiO3 Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑ CO2＋H2O＋SiO32—=CO32—＋H2SiO3↓(或2CO2＋2H2O＋SiO32—=2HCO3—＋H2SiO3↓) SiO2＋2OH－=SiO32—＋H2O SiO32—＋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＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，故答案为：Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋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。

5．探究无机盐 X（仅含三种短周期元素）的组成和性质，设计并完成如下实验：
请回答：
（1）X 的化学式是__________。

（2）白色粉末溶于氢氧化钠溶液的离子方程式是__________。

（3）白色沉淀用途广泛，请列举一例：__________。

【答案】Mg2SiO4或 2MgO·SiO2 SiO2＋2OH-=SiO32-+H2O 优良的阻燃剂等
【解析】
【详解】
无机盐X（仅含三种短周期元素），加入过量盐酸溶解，离心分离得到白色胶状物沉淀和无色溶液，白色胶状沉淀为硅酸，白色沉淀充分灼烧得到白色粉末1.80g为SiO2，物质的量＝1.8g÷60g/mol＝0.03mol，溶于氢氧化钠溶液得到无色溶液为硅酸钠溶液，说明无机盐中含硅酸根离子或原硅酸根离子，物质的量为0.03mol，若为硅酸根离子其质量＝
0.03mol×76g/mol＝2.28g，金属质量＝4.20g-2.28g＝1.92g，无色溶液中加入过量氢氧化钠溶液生成白色沉淀则判断为Mg（OH）2，金属离子物质的量＝0.06mol，质量为
0.06mol×24g/mol＝1.44g，不符合，则为原硅酸根，物质的量为0.03mol，质量＝
0.03mol×92g/mol＝2.76g，金属质量4.20g-2.76g＝1.44g，物质的量＝1.44g÷24g/mol ＝0.06mol，得到X为Mg2SiO4。

（1）X的化学式为，Mg2SiO4；
（2）白色粉末溶于氢氧化钠溶液的离子方程式是SiO2＋2OH-＝SiO32-+H2O；
（3）氢氧化镁是优良的阻燃剂。

6．铁橄榄石是天然的铁矿石，由实验测得铁橄榄石的摩尔质量为204 g·mol-1，其中铁元素的质量分数为54.9%，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为强碱，其焰色反应呈黄色，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，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H → G的化学方程式：__________________。

【答案】 Fe2SiO4或2FeO•SiO2 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
【解析】
A ~ J是中学化学中的常见物质，G是一种红褐色固体，G为氢氧化铁，则H为氢氧化亚铁，F中含有铁离子，D是一种难溶于水的含氧酸，D为硅酸，J是一种主要的温室气体，J 为二氧化碳，A为强碱，其焰色反应呈黄色，A为氢氧化钠，则D为二氧化硅，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B为盐酸，E为氯气，因此F为氯化铁，C为氯化亚铁。

根据上述分析，铁橄榄石属于硅酸盐，且含有亚铁离子，设铁橄榄石的化学式为xFeO·ySiO2，摩尔质量为204 g·mol-1，其中铁元素的质量分数
为54.9%，则x=20454.9%
56
⨯
=2，因此y=
204722
60
-⨯
=1，因此铁橄榄石化学式为
2FeO•SiO2。

(1)A为氢氧化钠，电子式为，故答案为；
(2)铁橄榄石的化学式为2FeO•SiO2，故答案为2FeO•SiO2；
(3)H → G的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，故答案为
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。

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HNO 3。

反应④的化学方程式是C ＋4HNO 3CO 2↑＋4NO 2↑＋4H 2O 。

【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．（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。

9．A、B、C、D都是初中化学中的常见物质，具有如图所示的转化关系（反应条件、有些反应物或产物已略去）：
（1）若A 是一种白色难溶于水的钙盐，由三种元素组成，C 是大气循环中的一种重要物质．则B的化学式是________，C和D反应生成A的化学方程式是_____________。

（2）若A是无色液体，D是一种黑色固体，则C的化学式是_______，由B生成D的化学方程式为____。

（3）若A是碳酸氢钠，且已知碳酸氢钠受热可分解为碳酸钠、二氧化碳和水，写出过量的气体C与D溶液反应生成A的化学方程式。

【答案】（1）CaO（1 分）；CO2+Ca（OH）2=CaCO3↓+H2O（2分）．
（2）H2（1 分）；2Cu+O22CuO（或者3Fe+2O2Fe3O4）（2 分）
（3）CO2+NaOH=NaHCO3（2 分）
【解析】
试题分析：（1）若A 是一种白色难溶于水的钙盐，由三种元素组成，C 是大气循环中的一种重要物质，所以C是CO2，A是碳酸钙。

碳酸钙高温分解生成氧化钙和CO2，即B是氧化钙，氧化钙溶于水生成氢氧化钙，氢氧化钙吸收CO2生成碳酸钙，即D是氢氧化钙，所以B的化学式是CaO，C和D反应生成A的化学方程式是CO2+Ca（OH）2=CaCO3↓+H2O。

（2）若A是无色液体，则A是水。

D是一种黑色固体，则D是氧化铜或四氧化三铁，因此B是氧气，C是氢气，则C的化学式是H2，由B生成D的化学方程式为2Cu+O22CuO
或者3Fe+2O2Fe3O4。

（3）若A是碳酸氢钠，且已知碳酸氢钠受热可分解为碳酸钠、二氧化碳和水，则气体C
是CO2，D是氢氧化钠，因此过量的气体C与D溶液反应生成A的化学方程式为
CO2+NaOH=NaHCO3。

考点：考查无机框图题推断
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-＋H2O HClO 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。