【全程复习】高考化学 （难点聚焦+例题精讲+实战演练）硅酸盐工业 新型无机非金属材料.doc

高考化学考点归类整理：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（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。+172872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：sio2+2naohna2sio3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 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）。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：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/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和sio2的含量：m（na2o）：50kg13=6.5kgm（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：（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=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+o2co2b为sio2sio2+2naoh=na2sio3+h2ona2sio3+2hcl=2nacl+h2sio3c为普通玻璃na2co3+sio2=na2sio3+co2caco3+sio2=casio3+co2 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：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=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 a5b6c7d8 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，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，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：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=sno2的物质的量pb的物质的量=pbo的物质的量sno2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。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（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.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3.2mgoso2中的酸根离子是a.siob.si2oc.sod.sio4.将过量的co2通入下列溶液中，最终出现浑浊的是a.cacl2溶液b.石灰水c.饱和na2co3溶液d.水玻璃5.下列各组物质的比较中，正确的是a.熔点：晶体硅碳化硅金刚石b.金属活动性：锗锡c.稳定性：ch4sh4d.酸性：h2so3h2co36.欲除去sio2中混有的少量caco3和fe2o3，最好应加入的试剂是a.硫酸b.烧碱c.氢氟酸d.盐酸7.现有下列五个转化，其中不可能通过一步反应实现的是sio2na2so3cuso4ccl2sio2h2so3coc（oh）2ca3（o4）2ca（h2o4）2a.和b.和c.和d.和8.下列叙述中，不正确的是a.光导纤维广泛应用于现代通讯，制造光导纤维的主要原料是sio2b.二氧化碳不宜用于扑灭金属钠燃烧引起的火灾c.一定条件下，可将石墨转化为金刚石，这一变化是物理变化d.氢气作为新型燃料，其突出的优点是氢气轻，便于携带二、非选择题（共52分）9.(12分)将5 g含有sio2的石灰石与267 ml 0.5 moll1的盐酸反应，所得co2在标准状况下的体积为1064 ml。(1)中和剩余的盐酸，需1 moll1 naoh溶液 ml。(2)煅烧1吨这种不纯的碳酸钙，最后残留物质量为 吨。10.(10分)氮化硅是一种耐高温陶瓷材料，它的硬度大，熔点高，化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1300反应获得。(1)氮化硅晶体属于 晶体。(2)已知氮化硅晶体结构中，原子间都以单键相连，且n原子和n原子，si原子和si原子不直接相连，同时每个原子都满足8电子稳定结构，请写出氮化硅的化学式 。(3)现用四氯化硅和氮气在氢气保护下，加强热发生反应，可得较高纯度的氮化硅，反应的化学方程式为： 。11.（10分）普通玻璃的成分na2