高考化学压轴题专题硅及其化合物推断题的经典综合题

高考化学压轴题专题硅及其化合物推断题的经典综合题

一、硅及其化合物

1．某无色稀溶液X中，可能含有下表所列离子中的某几种。现取该溶液适量，向其中加入某试剂Y，产生沉淀的物质的量(n)与加入试剂的体积(V)的关系如图所示。

(1)若Y是盐酸，所得到的关系图如图甲所示，则oa段转化为沉淀的离子(指来源于X溶液的，下同)是_____，ab段发生反应的离子是_________，bc段发生反应的离子方程式是

_________。

(2)若Y是NaOH溶液，所得到的关系图如图乙所示，则X中一定含有的离子是

__________，假设X溶液中只含这几种离子，则溶液中各离子物质的量之比为_____，ab 段反应的离子方程式为_____________。

【答案】SiO32—、AlO2-CO32-3H+ +Al(OH)3 =Al3+ +3H2O Al3+ Mg2+ NH4+ Cl-2:1:4:12

NH4++OH-═NH3•H2O

【解析】

【分析】

无色溶液中不可能含有Fe3+离子。

（1）如果Y是盐酸，向溶液中加盐酸，先生成沉淀，当a-b段时，沉淀的量不变化，盐酸和碳酸根离子反应生成气体，则溶液中不含镁离子、铝离子；当b-c段时沉淀的质量减少，部分沉淀和盐酸反应，部分沉淀和盐酸不反应，说明溶液中有硅酸根离子和偏铝酸根离子，弱酸根离子和铵根离子能双水解，所以溶液中含有的阳离子是钠离子；

（2）若Y是氢氧化钠，向溶液中加氢氧化钠溶液，先生成沉淀，当a-b段时，沉淀的量不变化，氢氧化钠和铵根离子反应生成气体；当b-c段时沉淀的质量减少，部分沉淀和氢氧化钠反应，部分沉淀不反应，说明溶液中有铝根离子和镁离子，则溶液中不含硅酸根离子、碳酸根离子和偏铝酸根离子，所以溶液中含有的阴离子是氯离子。

【详解】

（1）如果Y是盐酸，由图可知，向溶液中加盐酸，先生成沉淀后沉淀部分溶解，则溶液中可能含SiO32-、AlO2-，不含Al3+、Mg2+；ab段，沉淀的量没有变化，说明溶液中含有CO32-

，盐酸和碳酸根离子反应，反应的离子方程式依次为CO32-+H+═HCO3-和HCO3-

+H+═H2O+CO2↑；bc段,氢氧化铝沉淀与盐酸反应生成偏铝酸钠和水，硅酸沉淀不反应，沉淀部分溶解，反应的离子方程式为3H+ +Al(OH)3 =Al3+ +3H2O，故答案为：SiO32—、AlO2—；CO32-；3H+ +Al(OH)3 =Al3+ +3H2O；

（2）若Y是氢氧化钠，由图可知，向溶液中加氢氧化钠溶液，先生成沉淀，溶液中可能含Al3+、Mg2+或两者中的一种，由于弱碱阳离子和弱酸的阴离子会双水解而不能共存，即溶液中不含CO32-、SiO32-、AlO2-，由于溶液一定要保持电中性，故溶液中一定含Cl-；ab段，沉淀的量不变化，是氢氧化钠和铵根离子反应生成气体：NH4++OH-═NH3•H2O，即溶液中含NH4+；bc段，沉淀的质量减少但没有完全溶解，即部分沉淀和氢氧化钠反应，部分沉淀不反应，说明溶液中有Al3+、Mg2+，bc段的反应的离子方程式为Al（OH）3+OH-═AlO2-

+2H2O，则X中一定含有的离子是Al3+、Mg2+、NH4+、Cl-；由于溶液中有Al3+、Mg2+，oa段转化为沉淀的离子是Al3+、Mg2+，ab段是氢氧化钠和铵根离子反应生成气体，反应的离子方程式为NH4++OH-═NH3•H2O；溶液中有Al3+、Mg2+，即沉淀中含Al（OH）3和Mg（OH）2，故bc段的反应离子方程式为Al（OH）3+OH-═AlO2-+2H2O，NH4+反应需要NaOH的体积是2V，由于Al（OH）3溶解时需要的NaOH的体积是V，则生成Al（OH）3需要的NaOH 的体积是3V，而生成Mg（OH）2和Al（OH）3共消耗NaOH的体积为4V，则生成Mg （OH）2需要NaOH溶液的体积是V，则n（Al3+）：n（Mg2+）：n（NH4+）=2：1：4，根据溶液要呈电中性，即有：3n（Al3+）+2n（Mg2+）+n（NH4+）=n（Cl-），故n（Cl-）=12，即有：n（Al3+）：n（Mg2+）：n（NH4+）：n（Cl-）=2：1：4：12，故答案为：Al3+、Mg2+、NH4+、Cl-；2：1：4：12；NH4++OH-═NH3•H2O。

【点睛】

本题考查无机物的推断，注意根据溶液的颜色结合题给图象确定溶液中存在的离子，再结合物质之间的反应来确定微粒的量是解答关键。

2．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】Na2O2 Na2CO3 H2O O2 Al(OH)3 + OH-= AlO2- +2H2O 2Al+Fe2O3Al2O3+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+Fe2O3Al2O3+2Fe，故答案为

2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe。

3．常见物质之间的转化如下图所示：

其中 B 常被用于制造光导纤维，其对应的单质的结构与金刚石的结构是相似的。

（1）试推测：A___________，F___________(写化学式)

（2）试写出反应④的离子方程式：___________。

（3）写出反应①的化学方程式___________。

（4）在反应①中，碳的作用是___________，当生成 1molA 时，转移电子的数目为

___________。

【答案】 Si H2SiO3 SiO2+20H―=SiO32―+H2O SiO2+2C Si+2CO↑还原剂 2.408×l024

【解析】本题考查无机框图推断题，B常用于制造光导纤维，即B为SiO2，反应①工业上制取粗硅的反应，发生2C＋SiO2Si＋2CO，A为Si，D为CO，反应④SiO2属于酸性氧化物，与氢氧化钠反应，即SiO2＋2OH－=SiO32－＋H2O，反应⑤是CO与O2反应生成CO2，利用硅酸的酸性弱于碳酸，即反应⑥是SiO32－＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋CO32－，（1）根据上述分析，A为Si，F为H2SiO3；（2）反应④的离子反应方程式为SiO2＋2OH－=SiO32－＋H2O；（3）反应①的方程式为：2C＋SiO2Si＋2CO；（4）根据反应方程式，C的化合价由0价→+2价，化合价升高，C作还原剂，Si的化合价由＋4价→0价，化合价降低4价，因此生成1molSi，转移电子物质的量为4mol，转移电子的数目是4N A。

点睛：本题相对比较简单，熟记光导纤维的成分是SiO2，工业上制取硅，注意生成的是CO，不是CO2，同时注意（4），问题是转移电子的数目，不是转移电子的物质的量。

4．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

________________________________________________________。