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1、04 非金属及其化合物非金属及其化合物 第12讲 无机非金属材料的主角硅 考点二 硅酸盐及无机非金属材料 李仕才 知 识 梳 理 1硅酸硅酸 (1)性质：酸性很性质：酸性很_(_于碳酸于碳酸)溶解度很溶解度很_ ，它不能使紫色石蕊试，它不能使紫色石蕊试液变红色。液变红色。 硅酸不稳定硅酸不稳定 H2SiO3=_ 硅酸能与碱反应：硅酸能与碱反应： H2SiO32NaOH=_ 硅酸在水中易聚合形成胶体，硅胶有很强的硅酸在水中易聚合形成胶体，硅胶有很强的 _ 能力，常用作能力，常用作_ 。 (2)制备：由于制备：由于 SiO2不溶于水，硅酸可用可溶性硅酸盐和其他酸性比硅酸强的酸反应不溶于水，硅酸可用
2、可溶性硅酸盐和其他酸性比硅酸强的酸反应制得：制得： Na2SiO32HCl=_ 2硅酸盐硅酸盐 (1)概念：由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。概念：由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。 (2)表示方法：硅酸盐矿物的成分复杂，常用氧化物的形式表示它们的组成，如硅酸表示方法：硅酸盐矿物的成分复杂，常用氧化物的形式表示它们的组成，如硅酸钠钠(Na2SiO3)写成写成_ ，钾云母，钾云母(KH2Al3Si3O12)写成写成_。 (3)硅酸钠硅酸钠(Na2SiO3) 白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称
3、_ ，有黏性，水溶液显碱性。，有黏性，水溶液显碱性。 它能与较强的酸反应，如与盐酸反应的化学方程式为：它能与较强的酸反应，如与盐酸反应的化学方程式为： Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3；与；与 CO2水溶液反应的化学方程式为：水溶液反应的化学方程式为：Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3。 用途：黏合剂用途：黏合剂(矿物胶矿物胶)，耐火阻燃材料。，耐火阻燃材料。 3无机非金属材料无机非金属材料 (1)传统无机非金属材料传统无机非金属材料 高温高温玻璃生产中的两个重要反应：玻璃生产中的两个重要反应：Na2CO3SiO2= 高温高温_；CaCO3SiO2=_ (2)新
4、型无机非金属材料，如高温结构陶瓷、光导纤维、生物陶瓷、压电陶瓷等。新型无机非金属材料，如高温结构陶瓷、光导纤维、生物陶瓷、压电陶瓷等。 答案答案 1(1)弱弱 弱弱 小小 SiO2H2O Na2SiO32H2O 吸水吸水 干燥剂干燥剂 (2)H2SiO32NaCl 2(2)Na2OSiO2 K2O3Al2O36SiO22H2O (3)水玻璃水玻璃 3(1)石灰石、黏土石灰石、黏土 纯碱、石灰石和石英纯碱、石灰石和石英 黏土黏土 水泥回转窑水泥回转窑 玻璃窑玻璃窑 Na2SiO3CO2 CaSiO3CO2 基 础 自 测 1正误判断，正确的打正误判断，正确的打“”，错误的打，错误的打“”“”。
5、(1)玻璃是一种晶体，有较高的熔点玻璃是一种晶体，有较高的熔点( ) (2)水玻璃是一种特殊的玻璃，泡花碱属于碱水玻璃是一种特殊的玻璃，泡花碱属于碱( ) (3)向一定浓度的向一定浓度的 Na2SiO3溶液中通入适量溶液中通入适量 CO2出现白色沉淀，证明出现白色沉淀，证明 H2CO3的酸性比的酸性比H2SiO3的酸性强的酸性强( ) (4)光导纤维不属于传统无机非金属材料光导纤维不属于传统无机非金属材料( ) (5)导体陶瓷、激光材料等均属于新型无机非金属材料导体陶瓷、激光材料等均属于新型无机非金属材料( ) (6)新型无机非金属材料特性之一具有电学特性新型无机非金属材料特性之一具有电学特性
6、( ) (7)水泥、玻璃、青花瓷、水晶、玛瑙都属于硅酸盐产品水泥、玻璃、青花瓷、水晶、玛瑙都属于硅酸盐产品( ) (8)2MgOSiO2中的酸根阴离子为中的酸根阴离子为2SiO4( ) 答案：答案：(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) 2填写下列材料主要成分的化学式。填写下列材料主要成分的化学式。 (1)刚玉刚玉_； (2)大理石、石灰石大理石、石灰石_； (3)普通玻璃普通玻璃_ ； (4)石英、水晶石英、水晶_ 。 答案：答案：(1)Al2O3 (2)CaCO3 (3)Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 (4)SiO2 考向探究 好题冲关 考向考向 1 无机非
7、金属材料无机非金属材料 【例【例 1】 下列关于硅材料的说法不正确的是下列关于硅材料的说法不正确的是( ) A钢化玻璃与普通玻璃的主要成分基本相同钢化玻璃与普通玻璃的主要成分基本相同 B制普通玻璃的原料是石灰石、纯碱和石英砂制普通玻璃的原料是石灰石、纯碱和石英砂 C陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料 D水玻璃是纯净物，可用于生产黏合剂和防火剂水玻璃是纯净物，可用于生产黏合剂和防火剂 【解析】【解析】 钢化玻璃是普通玻璃经一定物理方法处理后得到的，钢化玻璃是普通玻璃经一定物理方法处理后得到的， A 项正确；项正确；水玻璃是水玻璃是Na2SiO3的水溶液，是混合物，的水溶
8、液，是混合物， D 项不正确。项不正确。 【答案】【答案】 D 好题冲关好题冲关 1创新发展材料技术可推动人类社会进步。创新发展材料技术可推动人类社会进步。 (1)石墨烯石墨烯(如图如图)可用作太阳能电池的电极，这里主要利用了石墨烯的可用作太阳能电池的电极，这里主要利用了石墨烯的_ 性。性。 (2)基础工程建设中常使用水泥、玻璃、钢材等，生产水泥和玻璃都用到的原料是基础工程建设中常使用水泥、玻璃、钢材等，生产水泥和玻璃都用到的原料是_ ；在钢材中添加铬、镍等元素的目的是；在钢材中添加铬、镍等元素的目的是_。 (3)新型战斗机常用纳米新型战斗机常用纳米 SiC粉体作为吸收材料，高温下焦炭和石英反
9、应可制得粉体作为吸收材料，高温下焦炭和石英反应可制得 SiC，石英的化学式为石英的化学式为_；高温分解；高温分解 Si(CH3)2Cl2也可制得也可制得 SiC，同时还生成，同时还生成CH4和一种常见酸性气体，写出该反应的化学方程式和一种常见酸性气体，写出该反应的化学方程式_。 解析：解析：(1)石墨烯是一种由碳原子以石墨烯是一种由碳原子以 sp 杂化方式形成的蜂窝状平面薄膜，杂化方式形成的蜂窝状平面薄膜，是一种只有是一种只有2一个原子层厚度的准二维材料，一个原子层厚度的准二维材料，所以又叫做单原子层石墨，所以又叫做单原子层石墨，实际上石墨烯本来就存在于自实际上石墨烯本来就存在于自然界，只是难
10、以剥离出单层结构，石墨烯一层层叠起来就是石墨，铅笔在纸上轻轻划过，然界，只是难以剥离出单层结构，石墨烯一层层叠起来就是石墨，铅笔在纸上轻轻划过，留下的痕迹就可能是几层甚至仅仅一层石墨烯，留下的痕迹就可能是几层甚至仅仅一层石墨烯，石墨烯具有十分良好的强度、石墨烯具有十分良好的强度、柔韧、柔韧、 导电、导电、导热、光学特性能，作电极是利用了石墨烯的导电性；导热、光学特性能，作电极是利用了石墨烯的导电性； (2)生产水泥以黏土和石灰石为主要原料，经研磨、混合后在水泥回转窑中煅烧，再生产水泥以黏土和石灰石为主要原料，经研磨、混合后在水泥回转窑中煅烧，再加入适量石膏，并研成细粉就得到普通水泥；生产玻璃的
11、原料是纯碱、石灰石和石英，高加入适量石膏，并研成细粉就得到普通水泥；生产玻璃的原料是纯碱、石灰石和石英，高温下，碳酸钠、碳酸钙和二氧化硅反应分别生成硅酸钠、硅酸钙，所以在水泥工业中、玻温下，碳酸钠、碳酸钙和二氧化硅反应分别生成硅酸钠、硅酸钙，所以在水泥工业中、玻璃工业中都用到的原料是石灰石；在钢材中添加铬能使钢材表面形成致密且坚固的氧化璃工业中都用到的原料是石灰石；在钢材中添加铬能使钢材表面形成致密且坚固的氧化膜，膜，防止内部的铁与氧气接触，防止内部的铁与氧气接触，铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，加入镍是使不锈钢加入镍是使不锈钢耐酸、碱腐蚀，即在钢材中添加铬
12、、镍等元素的目的是做成不锈钢防腐蚀；耐酸、碱腐蚀，即在钢材中添加铬、镍等元素的目的是做成不锈钢防腐蚀； (3)工业上用石英工业上用石英(SiO2)与焦炭高温条件下生成与焦炭高温条件下生成 SiC 同时生成同时生成 CO，方程式为，方程式为 SiO2高温高温3C= SiC2CO，高温分解高温分解 Si(CH3)2Cl2也可制得也可制得 SiC，同时还生成同时还生成 CH4和一种常见和一种常见高温高温酸性气体，酸性气体为氯化氢，根据原子守恒写出化学方程式为酸性气体，酸性气体为氯化氢，根据原子守恒写出化学方程式为 Si(CH3)2Cl2=SiCCH42HCl。 答案：答案：(1)导电导电 (2)石灰
13、石石灰石 做成不锈钢防腐蚀做成不锈钢防腐蚀 高温高温(3)SiO2 Si(CH3)2Cl2=SiCCH42HCl 考向考向 2 硅酸、硅酸盐硅酸、硅酸盐 【例【例 2】 中华传统文化博大精深，其中涉及到很多的化学知识。下列有关说法不正中华传统文化博大精深，其中涉及到很多的化学知识。下列有关说法不正确的是确的是( ) A. 中国的圆珠笔头一直需要进口笔尖钢，中国的圆珠笔头一直需要进口笔尖钢，经过经过 5 年数不清的失败，年数不清的失败，2016年年 9 月，月，中中国太钢集团利用家常和面原理在钢水中加入添加剂试验成功，国太钢集团利用家常和面原理在钢水中加入添加剂试验成功，造出圆珠笔头，造出圆珠笔
14、头，可完全替代可完全替代进口，由此信息可知笔尖钢为合金，且具有良好的切削性。进口，由此信息可知笔尖钢为合金，且具有良好的切削性。 B. 工业生产玻璃、水泥、漂白粉，均需要用石灰石为原料工业生产玻璃、水泥、漂白粉，均需要用石灰石为原料 C. 天工开物中有天工开物中有“至于矾现五色之形，硫为群石之将，皆变化于烈火至于矾现五色之形，硫为群石之将，皆变化于烈火”，其中，其中的矾指的是金属硫化物的矾指的是金属硫化物 D. 中国蓝是古代人工合成的蓝色化合物，其化学式为中国蓝是古代人工合成的蓝色化合物，其化学式为 BaCuSi4O10，可改写，可改写 成成 BaOCuO4SiO2 【解析】【解析】 A利用家
15、常和面原理在钢水中加入添加剂试验成功，造成圆珠笔头，所利用家常和面原理在钢水中加入添加剂试验成功，造成圆珠笔头，所以笔尖钢为合金，以笔尖钢为合金， 具有适当的硬度和韧性，具有适当的硬度和韧性， A 正确；正确； B.工业生产玻璃所用的原料是石灰石、工业生产玻璃所用的原料是石灰石、石英和纯碱，石英和纯碱，生产水泥的原料为石灰石和粘土，生产水泥的原料为石灰石和粘土，生产漂白粉的原料是石灰乳和氯气，生产漂白粉的原料是石灰乳和氯气，石灰石灰石经高温煅烧后与水反应可得石灰乳，所以工业生产玻璃、水泥、漂白粉，均需要用石灰石经高温煅烧后与水反应可得石灰乳，所以工业生产玻璃、水泥、漂白粉，均需要用石灰石为原料
16、，石为原料，B 正确；正确；C. 天工开物中有天工开物中有“至于矾现五色之形，硫为群石之将，皆变化至于矾现五色之形，硫为群石之将，皆变化于烈火于烈火”，其中的矾指的是金属的硫酸盐，其中的矾指的是金属的硫酸盐，C 不正确；不正确；D. 中国蓝是古代人工合成的蓝色中国蓝是古代人工合成的蓝色化合物，其化学式为化合物，其化学式为 BaCuSi4O10，可改写成，可改写成 BaOCuO4SiO2，硅酸盐通常可以用氧化物，硅酸盐通常可以用氧化物形式表示其组成，形式表示其组成，D 正确。正确。 【答案】【答案】 C 总结总结提升：提升： 硅酸盐氧化物形式的表示方法硅酸盐氧化物形式的表示方法 (1)氧化物的一
17、般书写顺序：氧化物的一般书写顺序：活泼金属氧化物活泼金属氧化物较活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅二氧化硅水。水。 (2)氧化物前计量数的配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原氧化物前计量数的配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置计量数，且不同氧化物间以则配置计量数，且不同氧化物间以 “”隔开。隔开。 11(3)当计量数配置出现分数时一般应化为整数。如正长石：当计量数配置出现分数时一般应化为整数。如正长石：KAlSi3O8将将 K2O22Al2O33SiO2，写成，写成 K2OAl2O36SiO2，但原子个数比不变。，但原子个数比不变。 好题冲关好题冲
18、关 2和田玉在我国至少有和田玉在我国至少有 7 000年的历史，也称为软玉，是我国玉文化的主体。和田年的历史，也称为软玉，是我国玉文化的主体。和田玉玉 是是 一一 种种 具具 有有 链链 状状 结结 构构 的的 含含 水水 钙钙 镁镁 硅硅 酸酸 盐盐 ， 某某 种种 和和 田田 玉玉 的的 化化 学学 成成 分分 为为Ca2Mg3Fe2(Si4O11)2(OH)2，下列有关叙述正确的是，下列有关叙述正确的是 ( ) A其化学式改写为氧化物的形式为其化学式改写为氧化物的形式为 2CaO3MgOFe2O38SiO2H2O B它能够抵抗任何酸碱的腐蚀它能够抵抗任何酸碱的腐蚀 C其中铁元素的化合价为
19、其中铁元素的化合价为 3 D其中铁元素的化合价为其中铁元素的化合价为 2 解析：解析：假设和田玉中铁元素的化合价为假设和田玉中铁元素的化合价为x，根据化合物中各元素的化合价代数和为，根据化合物中各元素的化合价代数和为零，可得：零，可得：(2)2(2)3(x)2(4)8(2)22(1)20，即，即 x2，所以其化学式改写为氧化物的形式为所以其化学式改写为氧化物的形式为 2CaO 3MgO2FeO 8SiO2H2O；硅酸盐一般耐酸碱；硅酸盐一般耐酸碱的腐蚀，但不是所有的酸碱都不能腐蚀它，如氢氟酸可以和其中的硅元素反应生成的腐蚀，但不是所有的酸碱都不能腐蚀它，如氢氟酸可以和其中的硅元素反应生成SiF
20、4气体，浓硝酸可以将其中所含的气体，浓硝酸可以将其中所含的 Fe 氧化成氧化成 Fe 。 23答案：答案：D 3某学习兴趣小组想利用高岭土某学习兴趣小组想利用高岭土(其主要成分是其主要成分是 Al2O32SiO22H2O)制备新型的净水制备新型的净水剂。剂。 实验流程如下：实验流程如下： 其中滤液其中滤液 C 就是欲制备的净水剂，试完成下列问题：就是欲制备的净水剂，试完成下列问题： (1)写出混合物写出混合物 A、B，滤液，滤液 C、沉淀、沉淀 D 的主要成分：的主要成分： A_ ；B_ ； C_ ；D_ 。 (2)写出髙岭土与纯碱加热熔融的两个化学方程式：写出髙岭土与纯碱加热熔融的两个化学方
21、程式： _、 _。 (3)该实验中，熔融高岭土、纯碱的混合物可以选用的坩埚有该实验中，熔融高岭土、纯碱的混合物可以选用的坩埚有_ 。 A玻璃坩埚玻璃坩埚 B瓷坩埚瓷坩埚 C氧化铝坩埚氧化铝坩埚 D铁坩埚铁坩埚 解析：解析：(1)氧化铝和二氧化硅在高温熔融状态下与纯碱反应生成硅酸钠和偏铝酸钠，氧化铝和二氧化硅在高温熔融状态下与纯碱反应生成硅酸钠和偏铝酸钠，A中加水溶解并过滤后得到的主要是硅酸钠与偏铝酸钠的混合液，中加水溶解并过滤后得到的主要是硅酸钠与偏铝酸钠的混合液， 滴加过量盐酸会生成硅酸滴加过量盐酸会生成硅酸沉淀和氯化铝溶液，过滤后的不溶物为硅酸，所以沉淀和氯化铝溶液，过滤后的不溶物为硅酸，
22、所以 A、B、C、D 的主要成分是偏铝酸钠的主要成分是偏铝酸钠和硅酸钠、硅酸和氯化铝、氯化铝、硅酸；和硅酸钠、硅酸和氯化铝、氯化铝、硅酸； 高温高温(2)髙髙岭土与纯碱加热熔融的两个化学方程式分别是岭土与纯碱加热熔融的两个化学方程式分别是SiO2Na2CO3=Na2SiO3高温高温CO2、Al2O3Na2CO3=2NaAlO2CO2； (3)瓷坩埚、玻璃坩埚的成分中含有二氧化硅，能和纯碱发生反应，氧化铝坩埚也能瓷坩埚、玻璃坩埚的成分中含有二氧化硅，能和纯碱发生反应，氧化铝坩埚也能和纯碱发生反应，在加热时反应易使坩埚炸裂，则应选择铁坩埚。和纯碱发生反应，在加热时反应易使坩埚炸裂，则应选择铁坩埚。 答案：答案：(1)偏铝酸钠和硅酸钠偏铝酸钠和硅酸钠 硅酸和氯化铝硅酸和氯化铝 氯化铝氯化铝 硅酸硅酸 高温高温(2)SiO2Na2CO3= Na2SiO3CO2 高温高温Al2O3Na2CO3= 2NaAlO2CO2 (3)D
