1、考点 22 硅酸盐工业 新型无机非金属材料1复习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难点聚焦1硅酸（H 2SiO3）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 = H2SiO3 2NaCl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。 （Na 2SiO3 、 K2SiO3 除外）最典型的代表是硅酸钠 Na2SiO3 ：可溶，其水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
2、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例题精讲例 1 熔融氢氧化钠反应选用的器皿是 A陶瓷坩埚 B石英坩埚C普通玻璃坩埚 D生铁坩埚分析：陶瓷的成分中含有 SiO2，石英的成分就是 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：S
3、iO2+2NaOH Na2SiO3所以 A、B、C 的器皿都不能选用，只能内生铁坩埚。答案：D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+17 2 8 7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，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）
4、。氯化钠溶液不跟玻璃中各种成分反应。答案：AC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：Na 2SiO3CaSiO34SiO2可用二氧化硅和金属氧化物的形式表示其组成为：Na2OCaO6SiO2。（1）Na 2O 的摩尔质量为 62g/mol，CaO 的摩尔质量为 56g/mol，SiO 2的摩尔质量为60g/mol。（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
5、和 SiO2的含量：m（Na 2O）：50kg13=6.5kgm（CaO）：50kg11.7=5.85kgm（SiO 2）：50kg75.3=37.65kg再求需纯碱、碳酸钙和二氧化硅的质量：m（SiO 2）：37.65kg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，SiO 2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 4 有 A、B、C 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
6、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：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
7、=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：A 为碳元素的一种单质。C+O2 CO2B 为 SiO2SiO 2+2NaOH=Na2SiO3+H2ONa 2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3C 为普通玻璃Na 2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2CaCO 3+SiO2=CaSiO3+CO2例 5 某硅酸锌样品
8、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：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。SiO 2=1-73.0=27.0该硅酸锌样品的化学式为：2ZnOSiO 2。例 6 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=H6Si2O7H 2O原硅酸结构为：则在所得的 H6Si2O7分子的结构中，含有的
9、硅氧键数目为 A5 B6C7 D8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：D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 CO2B单质硅与烧碱溶液反应C石英砂与烧碱反应制水玻璃D往水玻璃中通入二氧化碳分析：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，
10、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，Na 2SiO3。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，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：D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：
11、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
12、质量分数分别为 43.2、56.8解法二：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）gSn 的物质的量=SnO 2的物质的量Pb 的物质的量=PbO 的物质的量SnO 2与 PbO 质量和为 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 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
13、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：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。CO 2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
14、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：Na 2CO32HCl=2NaClH 2OCO 2 （1）NaHCO 3HCl=NaClH 2OCO 2 （2）NH 4HCO3HCl=NH 4ClH 2OCO 2 （3）（4）（5）设 7.06g 该混合物中含 Na2CO3、NaHCO 3、NH 4HCO3分别为 x、y、zmol从化学方程式（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：Na 2CO3、Na
15、HCO 3、NH 4HCO3的物质的量之比为 121。新型无机非金属材料例 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】 （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。【答案】 略。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】 两者的主要成分都是 Al2O3（刚玉）。刚玉
16、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。人造蓝宝石因能使紫外线和可见光通过，可用于制造光学仪器。例 12 下列说法正确的是 A二氧化硅溶于水显酸性B光导纤维传导光的能力非常强，利用光缆通讯，能同时传送大量信息C因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出 CO2，所以硅酸的酸性比碳酸强D二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸。分析 二氧化硅不溶于水，不溶于强酸，但溶于氢氟酸。因为它能与碱反应生成盐和水，所以它是酸性氧化物。硅酸酸性比碳酸弱，它反映在 CO2通入 Na2SiO3溶液可生成硅酸。而SiO2能和 Na2CO3高温下反应生成 CO2，它可说明不挥发的 SiO2可把气体 CO2制出，但不能说明碳酸和硅酸的相对强弱。答案：B4实战演练一、选择题（每小题 6 分，共 48 分）1.（2002 年全国高考题）以下说法正确的是A.纳米材料是指一种称为“纳米 ”的新物质制成的材料B.绿色食品是指不含任何化学物质的食品C.生物固氮是指植物通过叶面吸收空气中的氮气D.光导纤维是以二氧化硅为主要原料制成的 2.实验室存放下列各试剂的瓶塞必须用橡皮塞的是A.澄清石灰水 B.硅酸钠溶液C.新制氯水 D.氯化钙溶液
