考点22、硅酸盐工业 新型无机非金属材料

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1、考点考点 22、硅酸、硅酸盐盐工工业业 新型无机非金属材料新型无机非金属材料1复复习习重点重点 水泥工业和玻璃工业的基本原理；新型无机非金属材料的特性及主要用途 2 难难点聚焦点聚焦1硅酸（H2SiO3） 酸性很弱（弱于碳酸）溶解度很小，由于 SiO2不溶于水，硅酸应用可溶性硅酸盐和其他酸性比硅酸强的 酸反应制得。Na2SiO32HCl = H2SiO32NaCl 硅胶多孔疏松，可作干燥剂，催化剂的载体。 四硅酸盐 硅酸盐是由硅、氧、金属元素组成的化合物的总称，分布广，结构复杂化学性质稳定。一般不溶于水。 （Na2SiO3 、K2SiO3除外）最典型的代表是硅酸钠 Na2SiO3 ：可溶，其水

2、溶液称作水玻璃和泡花碱，可作肥皂 填料、木材防火剂和黏胶剂。 常用硅酸盐产品：玻璃、陶瓷、水泥。 2硅单质与碳相似，有晶体和无定形两种。晶体硅结构类似于金刚石，有金属光泽的灰黑色固体，熔点高 （1410），硬度大，较脆，常温下化学性质不活泼。是良好的半导体，应用：半导体晶体管及芯片、光电池。 五氯元素：位于第三周期第A 族，原子结构： 容易得到一个电子形成氯离子 Cl,为典型 的非金属元素，在自然界中以化合态存在。 3例例题题精精讲讲 例例 1 熔融氢氧化钠反应选用的器皿是 答案：答案：D A陶瓷坩埚 B石英坩埚 C普通玻璃坩埚 D生铁坩埚分析：分析：陶瓷的成分中含有 SiO2，石英的成分就是

3、 SiO2，玻璃的主要成分中也含有 SiO2，而 SiO2在高温下可以跟 NaOH 发生如下反应：SiO2+2NaOHNa2SiO3 所以 A、B、C 的器皿都不能选用，只能内生铁坩埚。 例例 2 下列溶液中可以盛放在玻璃瓶中，但不能用磨口玻璃塞的是 。 A硅酸钠溶液 B氢氟酸 C氢氧化钠溶液 D氯化钠溶液分析：分析：玻璃的主要成分之一二氧化硅，它能跟氢氟酸迅速反应，所以，氢氟酸不能盛放在玻璃、陶瓷容 器中，只能保存在铅皿或塑料瓶中。氢氧化钠溶液与二氧化硅在常温下反应十分缓慢，所以可以盛放在玻 璃瓶中，但瓶的磨口处的二氧化硅跟氢氧化钠缓慢反应后，生成的硅酸钠是一种矿物胶，使瓶塞与瓶口粘 在一起

4、，因此不能用磨口玻璃塞。硅酸钠溶液可以用玻璃瓶盛放，只是不能用磨口玻璃塞（原因同氢氧化钠 溶液）。氯化钠溶液不跟玻璃中各种成分反应。 答案：答案：AC例例 3 普通玻璃的主要成分为 Na2SiO3CaSiO34SiO2（1）试计算普通玻璃中相当含有 Na2O，CaO 和 SiO2的质量分数各是多少？（2）制造 50kg 普通玻璃，需要纯碱、碳酸钙和二氧化硅各多少千克？分析：分析：Na2SiO3CaSiO34SiO2可用二氧化硅和金属氧化物的形式表示其组成为：Na2OCaO6SiO2。（1）Na2O 的摩尔质量为 62g/mol，CaO 的摩尔质量为 56g/mol，SiO2的摩尔质量为 60g

5、/mol。+17287（2）由第（1）题求出普通玻璃中各氧化物的质量分数，可计算 50kg 普通玻璃中 Na2O、CaO 和 SiO2的含量：m（Na2O）：50kg13=6.5kg m（CaO）：50kg11.7=5.85kgm（SiO2）：50kg75.3=37.65kg 再求需纯碱、碳酸钙和二氧化硅的质量：m（SiO2）：37.65kg答案：答案：（1）普通玻璃中 Na2O 的质量分数为 13，CaO 的质量分数为 11.7，SiO2质量分数为 75.3。（2）制造 50kg 普通玻璃，需要纯碱 11.11kg、碳酸钙 10.45kg、二氧化硅 37.65kg。例例 4 有 A、B、C

6、三种不溶于水的固体。A 是某元素的一种单质，它在氧气中完全燃烧得到一种无色 气体，此气体能使澄清石灰水变浑浊，另外测得这种气体密度为同温、同压下氧气密度的 1.375 倍。B 固体 能溶于热氢氧化钠溶液，再往所得溶液中加入过量盐酸时，析出白色胶状沉淀。此沉淀干燥后，成为不溶于 水的白色粉末，这是一种比碳酸酸性还弱的酸。将 B 与石灰石、纯碱按比例混合加热得到 C，C 在高温时软化，无固定熔点。根据以上事实，判断 A 为哪种元素的单质？B、C 各是什么物质？写出有关反应的化学方程式。分析：分析：先求出 A 燃烧后生成的气体的相对分子质量，根据该气体的相对分子质量及其反应现象可推出 单质 A；再根

7、据 B 的有关反应现象可推出 B；最后根据制取 C 的方法及 C 的性质可推出 C。A 物质燃烧后生成的气体的相对分子质量为：321.375=44该气体能使澄清石灰水变浑浊，所以该气体为二氧化碳，A 为碳元素的一种单质。根据 B 物质能与氢氧化钠反应，且能继续与过量的盐酸反应生成一种比碳酸还弱的酸，可推出 B 物质 为二氧化硅。C 物质由石灰石、纯碱、B 物质（二氧化硅）混合加热而得，结合 C 物质在高温时软化且无固定熔点，可 推知 C 物质为普通玻璃。答案：答案：A 为碳元素的一种单质。C+O2CO2 B 为 SiO2 SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O Na2SiO3+2HCl=

8、2NaCl+H2SiO3C 为普通玻璃 Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2 CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2例例 5 某硅酸锌样品含 58.6的锌，而 ZnO与 SiO2的质量分数的总和为 100，写出这样品的化学式 （最简式）。分析：分析：题目要求写出这样品的化学式（最简式），即是要求通过计算找出 ZnO 与 SiO2的物质的量之比值， 然后用 SiO2和 ZnO 的形式表示此硅酸锌样品的组成。可先由 Zn求算出 ZnO，并求出 SiO2。然后再运用求最简式最基本的方法求出此硅酸锌的组成。SiO2=1-73.0=27.0该硅酸锌样品的化学式为：2ZnOSiO2。例例 6

9、 两个原硅酸分子的 OH 原子团之间可以相互作用而脱去一分子水：2H4SiO4=H6Si2O7H2O原硅酸结构为：则在所得的 H6Si2O7分子的结构中，含有的硅氧键数目为 A5 B6 C7 D8分析：分析：此题是一道选择题，也是一道信息迁移题。给出的新情境是原硅酸结构及脱水反应，考查内容是 H6Si2O7分子中的硅氧键数目。两个原硅酸共有 8 个硅氧键，当它们相互作用时，虽然有一个硅氧键断裂， 但又形成一个新的硅氧键，如图所示：故硅氧键的总数目没有变，仍然是 8 个。 答案：答案：D例例 7 下列离子方程式书写不正确的是 A往 NaOH 溶液中通入过量 CO2 B单质硅与烧碱溶液反应 C石英

10、砂与烧碱反应制水玻璃 D往水玻璃中通入二氧化碳 分析：分析：往 NaOH 溶液中通入适量 CO2生成正盐 Na2CO3，正盐能与酸反应变为酸式盐，所以当 CO2过量 时即溶液中 H2CO3过量时，生成物为 NaHCO3，故 A 式正确。单质硅能和烧碱溶液反应生成硅酸钠和氢气，NaOH 是易溶于水的强碱，Na2SiO3。是易溶于水的盐，均 完全电离，故 Na+可以简化掉，B 式正确。石英的成分是二氧化硅与烧碱液发生复分解反应生成硅酸钠和水。故 C 式正确。碳酸比硅酸酸性强，所以往水玻璃即硅酸钠的水溶液中通入二氧化碳可以制硅酸。反应物中的 Na2SiO3 和生成物中的 Na2CO3均为易溶于水的盐

11、，能完成电离写成离子式，并且 Na+可以简化掉，故 D 式不正确。答案：答案：D例例 8 有一铅锡合金质量为 100g，完全氧化后得到氧化物的混合物质量为 116g，求合金中铅、锡的质 量分数各为多少？解法一：解法一：分析：分析：设 100g 铅锡合金中含锡 xg，则含铅（100-x）g。Sn 氧化后的稳定产物是 SnO2（4 价氧化物稳 定），Sn 的相对原子质量为Pb 氧化后的稳定产物是 PbO（2 价氧化物稳定）， Pb 的相对原子质量为 207，PbO 的式量为223，（100-x）g Pb 氧化生成的 PbO 质量必因为 SnO2与 PbO 质量共为 116g，故可列一元一次方程，解

12、方程求出 Sn、Pb 质量。解 设 100g 锡铅合金中含锡 xg，含铅为（100-x）g。根据化学式所表示的元素质量分数及题意，列代数方程式： 解得 x=43.2（g）100-x=100-43.2=56.8（g）答：合金中锡、铅质量分数分别为 43.2、56.8解法二：解法二：分析：分析：此题利用物质的量计算也很方便。设 100g 合金中含 xg，含铅为（100-x）g将 SnO2与 PbO 由物质的量换算成质量，质量和为 116g。解：设 100g 锡铅合金中含锡为 xg，含铅为（100-x）g Sn 的物质的量=SnO2的物质的量Pb 的物质的量=PbO 的物质的量SnO2与 PbO 质

13、量和为 116g解得 x=43.2（g） （锡的质量）100-x=56.8（g） （铅的质量）Pb=1-43.2=56.8答：合金中铅、锡分别占 56.8、43.2例例 9 称取两份由碳酸钠、碳酸氢钠和碳酸氢铵组成的混合物 7.06g。其中：一份加入过量的盐酸，可 得 CO2为 1792mL（在标准状况下），另一份加热至质量不再减少时为止。冷却后再跟过量盐酸反应，可得 CO2为 896mL（在标准状况下）。求原混合物中，碳酸钠、碳酸氢钠和碳酸氢铵的物质的量之比。分析：分析：此题是根据化学方程式，计算混合物成分物质的量之比的题。解题关键在于正确判断反应物与生 成物、反应物的量与生成物的量之间的关

14、系。第一份 7.06g 混合物，各成分都跟过量的盐酸充分反应，均生成 CO2。CO2体积之和为 1792mL；第二份 7.06g 混合物加热后，除碳酸氢钠转化为碳酸钠外，碳酸氢铵则因全部转变为气态物质而不存在固体物质了。 混合物中原有碳酸钠及生成的碳酸钠共同跟过量盐酸反应，生成 896mLCO2。解 全过程发生反应的化学方程式为：Na2CO32HCl=2NaClH2OCO2（1）NaHCO3HCl=NaClH2OCO2（2）NH4HCO3HCl=NH4ClH2OCO2（3）（4）（5）设 7.06g 该混合物中含 Na2CO3、NaHCO3、NH4HCO3分别为 x、y、zmol 从化学方程式

15、（1）（2）（3）可知，第一份 7.06g 混合物与过量盐酸反应，共生成 CO2为（xyz）mol 从化学方程式（4）、（5）可知，第二份 7.06g 混合物加热，其中xyz=0.020.040.02=121 答：Na2CO3、NaHCO3、NH4HCO3的物质的量之比为 121。新型无机非金属材料新型无机非金属材料例例 10 新型无机非金属材料跟传统硅酸盐材料相比，有什么特性？【 【分析分析】 】 （1）能承受高温，强度高。如氮化硅陶瓷在 1200时仍具有高强度。（2）具有电学特性。有的可作绝缘体，有的可作半导体、导体、超导体。（3）具有光学特性。有的能发出各色光，有的能透过可见光，有的能使红外线、雷达射线穿过。（4）具有生物功能。有些对人体组织有较好的适应性，且硬度高、无毒、不溶于水，可直接植于人体内。例例 11 请比较红宝石和蓝宝石成分的异同。人造红宝石和人造蓝宝石各有何用途？【 【解答解答】 】 两者的主要成分都是 Al2O3（刚玉）。刚玉中混有少量铬时，呈现红色，就形成红宝石；刚玉中混 有少量钛时，呈现蓝色，就形成蓝宝石。人造红宝石硬度高，可制钟表的轴承，它能放大某一波长的光而产生激光，可作固体激光器。人造蓝宝 石