培优 易错 难题硅及其化合物推断题辅导专题训练及答案

培优易错难题硅及其化合物推断题辅导专题训练及答案一、硅及其化合物1．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）高温条件下白色粉末与焦炭发生置换反应，写出该反应的化学方程式____。

【答案】Mg2SiO4或2MgO·SiO2 SiO2＋2OH－=SiO32－＋H2O SiO2＋2C 高温Si＋2CO↑【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=3.48g÷58g/mol＝0.06mol，质量为0.06mol×24g/mol=1.44g，不符合，则应为原硅酸根，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，则（1）X的化学式是Mg2SiO4或2MgO·SiO2。

（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）高温条件下白色粉末与焦炭发生置换反应，该反应的化学方程式SiO2＋2C 高温Si＋2CO↑。

2．单质Z是一种常见的半导体材料，可由X通过如下图所示的路线制备，其中X为Z的氧化物，Y为氢化物，分子结构与甲烷相似，回答下列问题：（1）能与X发生化学反应的酸是_________；由X制备Mg2Z的化学方程式为_________。

（2）由Mg2Z生成Y的化学反应方程式为_________，Y分子的电子式为_________。

（3）Z、X中共价键的类型分别是_________。

【答案】氢氟酸 SiO2+Mg O2↑+Mg2Si Mg2Si+4HCl=2MgCl2+SiH4非极性键、极性键【解析】【详解】单质Z是一种常见的半导体材料，则Z为Si，X为Z的氧化物，则X为SiO2，Y为氢化物，分子结构与甲烷相似，则Y为SiH4，加热SiH4分解得到Si与氢气。

（1）能与SiO2发生化学反应的酸是氢氟酸；由SiO2制备Mg2Si的化学方程式为：SiO2+4Mg2MgO+Mg2Si。

（2）由Mg2Z生成Y的化学反应方程式为：Mg2Si+4HCl=2MgCl2+SiH4↑，Y为SiH4，电子式为。

（3）Z为Si，周期表中位于第三周期IVA族，其单质属于原子晶体，化学键类型为非极性共价键；X为SiO2，属于原子晶体，含有的化学键属于极性共价键。

3．设计如下实验探究橄榄石（仅含三种短周期元素）的组成和性质。

（1）橄榄石的组成元素是O和____、____（填元素符号），化学式为__________。

（2）写出白色粉末A的一种用途：__________________________。

（3）白色粉末A溶于NaOH溶液的离子方程式是 _________________________________。

【答案】Mg Si 2MgO·SiO2光导纤维等合理即可 SiO2+2OH-=SiO32-+H2O【解析】【分析】【详解】橄榄石与盐酸反应后生成了白色胶状沉淀，推知该胶状沉淀为硅酸，灼烧后生成二氧化硅，质量为1.8g，则物质的量为1.8g0.03mol60g/mol=，二氧化硅能溶于NaOH溶液生成Na2SiO3，橄榄石与过量盐酸反应后的无色溶液，与过量的NaOH溶液反应后，生成白色沉淀，该沉淀应是Mg(OH)2，质量为3.48g，则物质的量为3.48g0.06mol58g/mol=，因此该化合物中，硅元素与镁元素的物质的量之比为1：2，因此橄榄石的化学式为：2MgO·SiO2；（1）根据以上分析可知，橄榄石的组成元素是O和Mg、Si，化学式为2MgO·SiO2，本题答案为：Mg；Si；2MgO·SiO2；（2）白色粉末为二氧化硅，用途有：制造玻璃、石英玻璃、水玻璃、光导纤维、电子工业的重要部件、光学仪器、工艺品和耐火材料的原料，本题答案为：光导纤维等；（3）白色粉未为二氧化硅，与NaOH溶液反应的离子方程式为：SiO2+2OH-=SiO32-+H2O，本题答案为：SiO2+2OH-=SiO32-+H2O。

4．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。

5．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________________________________________________________。

(2)易与C发生化学反应的酸是_________(写名称)，反应的化学方程式是_______________________________。

(3)将C与纯碱混合高温熔融时也发生化学反应生成D①写出该反应的化学方程式：___________________________________________。

②要将纯碱高温熔化，下列坩埚中可选用的是________。

A．普通玻璃坩埚B．石英玻璃坩埚 C．铁坩埚(4)100 g C与石灰石的混合物充分反应后，生成的气体在标准状况下的体积为11.2 L,100 g混合物中石灰石的质量分数是________。

【答案】最外层均有4个电子，最内层均有2个电子氢氟酸SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O SiO2＋Na2CO 3 Na2SiO3＋CO2↑C50%【解析】试题分析：本题考查无机推断、侧重硅元素的单质及其化合物性质的考查、化学计算。

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可用于制造光导纤维，则A为硅元素，C为SiO2；C（SiO2）与烧碱反应生成Na2SiO3和H2O，含A元素的化合物D为Na2SiO3。

（1）A为Si，Si原子的核电荷数为14，Si原子核外有14个电子，根据原子核外电子排布规律，A 的原子结构示意图为。

碳的原子结构示意图为，硅原子与碳原子的电子层结构上的相同点是：最外层均有4个电子，最内层均有2个电子。

（2）C为SiO2，易与SiO2发生化学反应的酸是氢氟酸，SiO2与HF反应生成SiF4和H2O，反应的化学方程式为SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O。

（3）①SiO2与纯碱高温熔融时反应生成Na2SiO3和CO2，反应的化学方程式为SiO2+Na2CO 3Na2SiO3+CO2↑。

②A，普通玻璃的成分为Na2SiO3、CaSiO3和SiO2，SiO2与纯碱高温下反应生成Na2SiO3和CO2，不能选用普通玻璃坩埚熔化纯碱；B，石英玻璃的成分为SiO2，SiO2与纯碱高温下反应生成Na2SiO3和CO2，不能选用石英玻璃坩埚熔化纯碱；C，铁与Na2CO3高温不反应，可选用铁坩埚熔化纯碱；答案选C。

（4）SiO2与石灰石的混合物充分反应，可能发生的反应有SiO2+CaCO 3CaSiO3+CO2↑、CaCO 3CaO+CO2↑，根据C守恒，n（CaCO3）=n（CO2）=11.2L22.4L/mol=0.5mol，m（CaCO3）=0.5mol⨯100g/mol=50g，100g混合物中石灰石的质量分数为50g 100g ⨯100%=50%。

6．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H2。

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↓＋HCO32-或SiO32-＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋CO32-（写成H4SiO4同样给分）【解析】【分析】【详解】试题分析：非金属单质R能与NaOH溶液反应生成盐（Na2RO3）和氢气，则R为Si元素，由转化关系可知D为Si，A为SiO2，B为CaSiO3，C为Na2SiO3，E为H2SiO3，（1）由以上分析可知A为SiO2，C为Na2SiO3，故答案为SiO2；Na2SiO3；（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-。