1、高中化學58個考點精講22、硅酸鹽工業 新型無機非金屬材料1復習重點水泥工業和玻璃工業的基本原理；新型無機非金屬材料的特性及主要用途2難點聚焦1硅酸（H2SiO3）酸性很弱（弱于碳酸）溶解度很小，由于SiO2不溶于水，硅酸應用可溶性硅酸鹽和其他酸性比硅酸強的酸反應制得。Na2SiO32HCl = H2SiO32NaCl硅膠多孔疏松，可作干燥劑，催化劑的載體。四硅酸鹽硅酸鹽是由硅、氧、金屬元素組成的化合物的總稱，分布廣，結構復雜化學性質穩定。一般不溶于水。（Na2SiO3 、K2SiO3除外）最典型的代表是硅酸鈉Na2SiO3 ：可溶，其水溶液稱作水玻璃和泡花堿，可作肥皂填料、木材防火劑和黏膠劑

2、。 常用硅酸鹽產品：玻璃、陶瓷、水泥。+172872硅單質與碳相似，有晶體和無定形兩種。晶體硅結構類似于金剛石，有金屬光澤的灰黑色固體，熔點高（1410），硬度大，較脆，常溫下化學性質不活潑。是良好的半導體，應用：半導體晶體管及芯片、光電池。五氯元素：位于第三周期第A族，原子結構： 容易得到一個電子形成氯離子Cl,為典型的非金屬元素，在自然界中以化合態存在。3例題精講例1 熔融氫氧化鈉反應選用的器皿是 答案：DA陶瓷坩堝 B石英坩堝 C普通玻璃坩堝 D生鐵坩堝 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在高溫下可以跟NaOH發生如下反應：

3、SiO2+2NaOHNa2SiO3 所以A、B、C的器皿都不能選用，只能內生鐵坩堝。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硅酸鈉溶液 B氫氟酸 C氫氧化鈉溶液 D氯化鈉溶液 分析：玻璃的主要成分之一二氧化硅，它能跟氫氟酸迅速反應，所以，氫氟酸不能盛放在玻璃、陶瓷容器中，只能保存在鉛皿或塑料瓶中。氫氧化鈉溶液與二氧化硅在常溫下反應十分緩慢，所以可以盛放在玻璃瓶中，但瓶的磨口處的二氧化硅跟氫氧化鈉緩慢反應后，生成的硅酸鈉是一種礦物膠，使瓶塞與瓶口粘在一起，因此不能用磨口玻璃塞。硅酸鈉溶液可以用玻璃瓶盛放，只是不能用磨口玻璃塞（原因同氫氧化鈉溶液）。氯化鈉溶液不跟玻璃中各種

4、成分反應。 答案：AC例3 普通玻璃的主要成分為Na2SiO3·CaSiO3·4SiO2（1）試計算普通玻璃中相當含有Na2O，CaO和SiO2的質量分數各是多少？（2）制造50kg普通玻璃，需要純堿、碳酸鈣和二氧化硅各多少千克？分析：Na2SiO3·CaSiO3·4SiO2可用二氧化硅和金屬氧化物的形式表示其組成為：Na2O·CaO·6SiO2。（1）Na2O的摩爾質量為62g/mol，CaO的摩爾質量為56g/mol，SiO2的摩爾質量為60g/mol。（2）由第（1）題求出普通玻璃中各氧化物的質量分數，可計算50kg普通玻璃中N

5、a2O、CaO和SiO2的含量：m（Na2O）：50kg×13=6.5kg m（CaO）：50kg×11.7=5.85kgm（SiO2）：50kg×75.3=37.65kg 再求需純堿、碳酸鈣和二氧化硅的質量：m（SiO2）：37.65kg 答案：（1）普通玻璃中Na2O的質量分數為13，CaO的質量分數為11.7，SiO2質量分數為75.3。（2）制造50kg普通玻璃，需要純堿11.11kg、碳酸鈣10.45kg、二氧化硅37.65kg。 例4 有A、B、C三種不溶于水的固體。A是某元素的一種單質，它在氧氣中完全燃燒得到一種無色氣體，此氣體能使澄清石灰水變渾濁，

6、另外測得這種氣體密度為同溫、同壓下氧氣密度的1.375倍。B固體能溶于熱氫氧化鈉溶液，再往所得溶液中加入過量鹽酸時，析出白色膠狀沉淀。此沉淀干燥后，成為不溶于水的白色粉末，這是一種比碳酸酸性還弱的酸。將B與石灰石、純堿按比例混合加熱得到C，C在高溫時軟化，無固定熔點。根據以上事實，判斷A為哪種元素的單質？B、C各是什么物質？寫出有關反應的化學方程式。分析：先求出A燃燒后生成的氣體的相對分子質量，根據該氣體的相對分子質量及其反應現象可推出單質A；再根據B的有關反應現象可推出B；最后根據制取C的方法及C的性質可推出C。A物質燃燒后生成的氣體的相對分子質量為：32×1.375=44該氣體能

7、使澄清石灰水變渾濁，所以該氣體為二氧化碳，A為碳元素的一種單質。根據B物質能與氫氧化鈉反應，且能繼續與過量的鹽酸反應生成一種比碳酸還弱的酸，可推出B物質為二氧化硅。C物質由石灰石、純堿、B物質（二氧化硅）混合加熱而得，結合C物質在高溫時軟化且無固定熔點，可推知C物質為普通玻璃。答案：A為碳元素的一種單質。C+O2CO2 B為SiO2 SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3C為普通玻璃 Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2 例5 某硅酸鋅樣品含58.6的鋅，而ZnO與SiO2的質量分數的

8、總和為100，寫出這樣品的化學式（最簡式）。分析：題目要求寫出這樣品的化學式（最簡式），即是要求通過計算找出ZnO與SiO2的物質的量之比值，然后用SiO2和ZnO的形式表示此硅酸鋅樣品的組成。可先由Zn求算出ZnO，并求出SiO2。然后再運用求最簡式最基本的方法求出此硅酸鋅的組成。 SiO2=1-73.0=27.0該硅酸鋅樣品的化學式為：2ZnO·SiO2。 例6 兩個原硅酸分子的OH原子團之間可以相互作用而脫去一分子水：2H4SiO4=H6Si2O7H2O原硅酸結構為：則在所得的H6Si2O7分子的結構中，含有的硅氧鍵數目為 A5 B6 C7 D8 分析：此題是一道選擇題，也是一

9、道信息遷移題。給出的新情境是原硅酸結構及脫水反應，考查內容是H6Si2O7分子中的硅氧鍵數目。兩個原硅酸共有8個硅氧鍵，當它們相互作用時，雖然有一個硅氧鍵斷裂，但又形成一個新的硅氧鍵，如圖所示：故硅氧鍵的總數目沒有變，仍然是8個。 答案：D例7 下列離子方程式書寫不正確的是 A往NaOH溶液中通入過量CO2 B單質硅與燒堿溶液反應 C石英砂與燒堿反應制水玻璃 D往水玻璃中通入二氧化碳 分析：往NaOH溶液中通入適量CO2生成正鹽Na2CO3，正鹽能與酸反應變為酸式鹽，所以當CO2過量時即溶液中H2CO3過量時，生成物為NaHCO3，故A式正確。單質硅能和燒堿溶液反應生成硅酸鈉和氫氣，NaOH是

10、易溶于水的強堿，Na2SiO3。是易溶于水的鹽，均完全電離，故Na+可以簡化掉，B式正確。石英的成分是二氧化硅與燒堿液發生復分解反應生成硅酸鈉和水。故C式正確。碳酸比硅酸酸性強，所以往水玻璃即硅酸鈉的水溶液中通入二氧化碳可以制硅酸。反應物中的Na2SiO3和生成物中的Na2CO3均為易溶于水的鹽，能完成電離寫成離子式，并且Na+可以簡化掉，故D式不正確。 答案：D例8 有一鉛錫合金質量為100g，完全氧化后得到氧化物的混合物質量為116g，求合金中鉛、錫的質量分數各為多少？解法一：分析：設100g鉛錫合金中含錫xg，則含鉛（100-x）g。Sn氧化后的穩定產物是SnO2（4價氧化物穩定），Sn

11、的相對原子質量為Pb氧化后的穩定產物是PbO（2價氧化物穩定）， Pb的相對原子質量為207，PbO的式量為223，（100-x）g Pb氧化生成的PbO質量必因為SnO2與PbO質量共為116g，故可列一元一次方程，解方程求出Sn、Pb質量。解 設100g錫鉛合金中含錫xg，含鉛為（100-x）g。根據化學式所表示的元素質量分數及題意，列代數方程式： 解得x=43.2（g）100-x=100-43.2=56.8（g）答：合金中錫、鉛質量分數分別為43.2、56.8解法二：分析：此題利用物質的量計算也很方便。設100g合金中含xg，含鉛為（100-x）g將SnO2與PbO由物質的量換算成質量，

12、質量和為116g。解：設100g錫鉛合金中含錫為xg，含鉛為（100-x）g Sn的物質的量=SnO2的物質的量 Pb的物質的量=PbO的物質的量SnO2與PbO質量和為116g解得 x=43.2（g）（錫的質量）100-x=56.8（g）（鉛的質量）Pb=1-43.2=56.8答：合金中鉛、錫分別占56.8、43.2 例9 稱取兩份由碳酸鈉、碳酸氫鈉和碳酸氫銨組成的混合物7.06g。其中：一份加入過量的鹽酸，可得CO2為1792mL（在標準狀況下），另一份加熱至質量不再減少時為止。冷卻后再跟過量鹽酸反應，可得CO2為896mL（在標準狀況下）。求原混合物中，碳酸鈉、碳酸氫鈉和碳酸氫銨的物質的

13、量之比。分析：此題是根據化學方程式，計算混合物成分物質的量之比的題。解題關鍵在于正確判斷反應物與生成物、反應物的量與生成物的量之間的關系。第一份7.06g混合物，各成分都跟過量的鹽酸充分反應，均生成CO2。CO2體積之和為1792mL；第二份7.06g混合物加熱后，除碳酸氫鈉轉化為碳酸鈉外，碳酸氫銨則因全部轉變為氣態物質而不存在固體物質了。混合物中原有碳酸鈉及生成的碳酸鈉共同跟過量鹽酸反應，生成896mLCO2。解 全過程發生反應的化學方程式為：Na2CO32HCl=2NaClH2OCO2（1）NaHCO3HCl=NaClH2OCO2（2）NH4HCO3HCl=NH4ClH2OCO2（3）（4

14、）（5）設7.06g該混合物中含Na2CO3、NaHCO3、NH4HCO3分別為x、y、zmol從化學方程式（1）（2）（3）可知，第一份7.06g混合物與過量鹽酸反應，共生成CO2為（xyz）mol 從化學方程式（4）、（5）可知，第二份7.06g混合物加熱，其中xyz=0.020.040.02=121答：Na2CO3、NaHCO3、NH4HCO3的物質的量之比為121。新型無機非金屬材料例10 新型無機非金屬材料跟傳統硅酸鹽材料相比，有什么特性？【分析】 （1）能承受高溫，強度高。如氮化硅陶瓷在1200時仍具有高強度。（2）具有電學特性。有的可作絕緣體，有的可作半導體、導體、超導體。（3）

15、具有光學特性。有的能發出各色光，有的能透過可見光，有的能使紅外線、雷達射線穿過。（4）具有生物功能。有些對人體組織有較好的適應性，且硬度高、無毒、不溶于水，可直接植于人體內。例11 請比較紅寶石和藍寶石成分的異同。人造紅寶石和人造藍寶石各有何用途？【解答】 兩者的主要成分都是Al2O3（剛玉）。剛玉中混有少量鉻時，呈現紅色，就形成紅寶石；剛玉中混有少量鈦時，呈現藍色，就形成藍寶石。人造紅寶石硬度高，可制鐘表的軸承，它能放大某一波長的光而產生激光，可作固體激光器。人造藍寶石因能使紫外線和可見光通過，可用于制造光學儀器。例12 下列說法正確的是 A二氧化硅溶于水顯酸性 B光導纖維傳導光的能力非常強

16、，利用光纜通訊，能同時傳送大量信息C因為高溫時二氧化硅與碳酸鈉反應放出CO2，所以硅酸的酸性比碳酸強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，不溶于強酸，但溶于氫氟酸。因為它能與堿反應生成鹽和水，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高溫下反應生成CO2，它可說明不揮發的SiO2可把氣體CO2制出，但不能說明碳酸和硅酸的相對強弱。答案：B4實戰演練一、選擇題（每小題6分，共48分）1.以下說法正確的是A.納米材料是指一種稱為“納米”的新物質制成的材料B.綠色食品是指不含任何化學物質的食品C.生物固氮

17、是指植物通過葉面吸收空氣中的氮氣D.光導纖維是以二氧化硅為主要原料制成的2.實驗室存放下列各試劑的瓶塞必須用橡皮塞的是A.澄清石灰水B.硅酸鈉溶液 C.新制氯水D.氯化鈣溶液3.2MgO·SO2中的酸根離子是A.SiOB.Si2O C.SOD.SiO4.將過量的CO2通入下列溶液中，最終出現渾濁的是A.CaCl2溶液B.石灰水 C.飽和Na2CO3溶液D.水玻璃5.下列各組物質的比較中，正確的是A.熔點：晶體硅碳化硅金剛石B.金屬活動性：鍺錫C.穩定性：CH4SH4 D.酸性：H2SO3H2CO36.欲除去SiO2中混有的少量CaCO3和Fe2O3，最好應加入的試劑是A.硫酸B.燒堿

18、C.氫氟酸D.鹽酸7.現有下列五個轉化，其中不可能通過一步反應實現的是SiO2Na2SO3CuSO4CCl2SiO2H2SO3COC（OH）2Ca3（O4）2Ca（H2O4）2A.和B.和C.和D.和8.下列敘述中，不正確的是A.光導纖維廣泛應用于現代通訊，制造光導纖維的主要原料是SiO2B.二氧化碳不宜用于撲滅金屬鈉燃燒引起的火災C.一定條件下，可將石墨轉化為金剛石，這一變化是物理變化D.氫氣作為新型燃料，其突出的優點是氫氣輕，便于攜帶二、非選擇題（共52分）9.(12分)將5 g含有SiO2的石灰石與267 mL 0.5 mol·L1的鹽酸反應，所得CO2在標準狀況下的體積為10

19、64 mL。(1)中和剩余的鹽酸，需1 mol·L1 NaOH溶液 mL。(2)煅燒1噸這種不純的碳酸鈣，最后殘留物質量為 噸。10.(10分)氮化硅是一種耐高溫陶瓷材料，它的硬度大，熔點高，化學性質穩定，工業上曾普遍采用高純硅與純氮在1300反應獲得。(1)氮化硅晶體屬于 晶體。(2)已知氮化硅晶體結構中，原子間都以單鍵相連，且N原子和N原子，Si原子和Si原子不直接相連，同時每個原子都滿足8電子穩定結構，請寫出氮化硅的化學式 。(3)現用四氯化硅和氮氣在氫氣保護下，加強熱發生反應，可得較高純度的氮化硅，反應的化學方程式為： 。11.（10分）普通玻璃的成分Na2CaSi6O14，以氧化物形式可表