7硅酸盐工业新型无机非金属材料

1、7.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HSiO3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。Na2SiO3+2HCl=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。N&SiO&SiO3除外最典型的代表是硅酸钠N&SiO3：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

2、、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1410C，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VIIA族，原子结构：容易得到一个电手形成X离子C，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以生铁塔蜗A、陶瓷塔蜗B、石英塔蜗G普通玻璃坦垠SiO2,玻璃的主要成分中也含有SiO2,而分析：陶瓷的成分中含有SiO2,石英的成分就是SiO2在高温下可以跟NaOHBt生如下反应：fc-fc曰SiO2+2NaOH=心N&am

3、p;SQ3所以ABC的器皿都不能选用，只能内生铁塔蜗。答案：D例2以下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G氢氧化钠溶液Dk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

4、的主要成分为NaSiQ-CaSiQ-4SiO21试计算普通玻璃中相当含有NaO,CaOSiO2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：N&SiO3-CaSiO3-4SiO2可用二氧化硅和金属氧化物的形式表示其组成为：NaOCaO-6SiO2。1N&O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。质量分数,M(Na3O)X1O0%MQ如。CaO*6S1。62g478gCa。的质量分数:M(CaO)X100%CaO*6SiO2)56g=7-X1OO%=11.T%478gM(6SiOJ

5、XCaO*6SiO3)(6QX60旭=X100%=75.泓473g2由第1题求出普通玻璃中各氧化物的质量分数，可计算和SiO2的含量：50kg普通玻璃中NaOCaOmN&O:50kgx13%=6.5kgmCaO:50kgx11.7%=5.85kgmSiO2:50kgx75.3%=37.65kg再求需纯碱、碳酸钙和二氧化硅的质量:M(NaQ)m(®COQ：6.5k*成:彼)6.5g*湍Tlllkgm(CaCOQ,585kg-*£我)”85+=1045kgmSiO2:37.65kg答案：1普通玻璃中N&O的质量分数为13%,CaO的质量分数为11.7%,SiO2

6、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

7、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CoA物质燃烧后生成的气体的相对分子质量为：32X1.375=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+OCQB为SiO2SiO2+2NaOH=NSiO3+H2ONa&g

8、t;SiQ3+2HCl=2NaCl+H2SiQ3$C为普通玻璃NaCO+SiO2=NaSiO3+COfCaCG+SiO2=CaSiO3+COf例5某硅酸锌样品含58.6%的锌，而Zn新与SiO2%的质量分数的总和为100%，写出这样品的化学式最简式。分析：题目要求写出这样品的化学式最简式，即是要求通过计算找出ZnO与SiO2的物质的量之比值，然后用SiO2和ZnO的形式表示此硅酸锌样品的组成。可先由Zn%求算出Zn新，并求出SiO2%。然后再运用求最简式最基本的方法求出此硅酸锌的组成。解=Zn。=案广弭6%+甲=73一。ZnO69+16SiO2%=1-73.0%=27.0%则跚。：$=号：多=

9、2：1ol6U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：2HSiO4=H6Si2O+H2O原硅酸结构为：0HIHDSi0HOH那么在所得的HoSi2C7分子的结构中，含有的硅氧键数目为A、5B、6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H6Si2O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，如下图：H0sirohh+oIL故硅氧键的总数目没有变，仍然是8个。答案：D例7以下离子方程式书写不正确的选项是A、往NaOH液中

10、通入过量CQCOa+OH'HC。；8单质硅与烧碱溶液反应Si+20H+H20=SiOf+2H3tG石英砂与烧碱反应制水玻璃SiO2+2OH-=SiO+HaO以往水玻璃中通入二氧化碳NaaSiO3+2HaO+CO3=H4SiO4J+2N/+CO$分析：往NaOH液中通入适量CO生成正盐N&CO,正盐能与酸反应变为酸式盐，所以当CO过量时即溶液中H2CO过量时，生成物为NaHCO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易溶于水的强碱，N&SiO3。是易溶于水的盐，均完全电离，故Na+可以简化掉，B式正确。C式正确。石英的成分是二氧化硅与烧碱液发生复分解反

11、应生成硅酸钠和水。故碳酸比硅酸酸性强，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N&SiO3和生成物中的NaCQ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。正确的离子方程式应为SiO；+2HQ+g=氏$。4I+CO；L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,那么含铅100-xg。Sn氧化后的稳定产物是SnQ+4价氧化物稳定，Sn的相对原子质量为119,的式量为151，碓Sn氧化生成的Sn。#质量必为需蹈.Pb氧化

12、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-xgPb氧化生成的PbO质量必为奈I(100-x)*因为SnQ与PbO质量共为116g,故可列一元一次方程，解方程求出SnPb质量。解设100g锡铅合金中含锡xg,含铅为100-xg。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=43.2g100-x=100-43.2=56.8g470合金中含锡为；X100%=43.2%合金中含铅为*X100%=568%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-

13、xg则含Sn的物质的量为晶mol,根据1瑚Sh只能生成ImolSnO2,则molSn只能氧化生成molSnOao根据同样道理，垮/molPb只能注成-molPbO,iVrwvr将SnO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-xgSn的物质的量=SnQ的物质的量SnJ的物质的量为晶molPb的物质的量=PbO的物质的量PbC的物质的量为堞SnO与PbO质量和为116g119X+宇X223716锡的质量铅的质量解得x=43.2g100-x=56.8g质量分数'Sn%=X100%=432%Pb%=1-43.2%=56.8%答：合金中铅

14、、锡分别占56.8%、43.2%例9称取两份由碳酸钠、碳酸氢钠和碳酸氢俊组成的混合物7.06g。其中：一份加入过量的盐酸，可得CO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CO为896mL在标准状况下。求原混合物中，碳酸钠、碳酸氢钠和碳酸氢俊的物质的量之比。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CG°CO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

15、俊那么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896mLCQ解全过程发生反应的化学方程式为:N&CO+2HCl=2NaCl+吒0+COf1NaHC斜HCl=NaCl+Hb皿COf2NHHC"HCl=NHCl+H2眼COf32NaHCO3=N3CO3+H3Ot+C02t4NH4HCO3=SIH31+h2ot+co215设7.06g该混合物中含N&CO、NaHCONHHCO另U为x、y、zmol从化学方程式123可知，第一份7.06g混合物与过量盐酸反应，共生成x+y+zmolCO为z+y+z179222400从化学

16、方程式4、5可知，第二份7.06g混合物加热，其中的ymolNaHCQ生成了'巧00技当&+号）盐酸反应时，由化学方程式（1）可知生成的C,也为G+：y8962=224001792x+y+z=一一x:y:z=0.02:0.04:0.02=1:2:1722400y896x=1222400106x+84y+79z=7.06x=0.02解#y=0.Q4z=0.02答：N&CO、NaHCONHHCO的物质的量之比为1：2：1。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1200C时仍具有高强度。2具有电

17、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A12O3刚玉。刚玉中混有少量铭时，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以下说法正确的选

18、项是A、二氧化硅溶于水显酸性8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G因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出CO,所以硅酸的酸性比碳酸强以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CO通入N&SiO3溶液可生成硅酸。而SiO2能和N&CO高温下反应生成CO,它可说明不挥发的SiO2可把气体CO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】选择题每题6分，共48分1. 2002年全国高考题以下说法正确的选项是A. 纳米材料是指一

19、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. 实验室存放以下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3.2MgOSiO2中的酸根离子是A.SiO2_B.Si2。4_C.SiO4_D.SiO2_4. 将过量的CO通入以下溶液中，最终出现浑浊的是A.CaCl2溶液B.石灰水C.饱和N&CO溶液D.水玻璃5. 以下各组物质的比较中，正确的选项是A. 熔点：晶体硅>碳化硅金刚石B. 金属活动性：错锡C. 稳定性：CH4>S

20、iH4D. 酸性：HzSiQ>H2CO6. 欲除去SiO2中混有的少量CaCO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. 现有以下五个转化，其中不可能通过一步反应实现的是 SiO2>NaSiO3 CuSO.CuCl2 SiO2,HzSiQ CuO,CuOH2CS3P32,CaHkPC42A.和B.和C.和D.和8. 以下表达中，不.正岫白勺选田是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CO在标准状（12分）将5g含有SiO2的石灰石与267mL0.5molL1的盐酸反应，所得况下的体积为1064mL=(1) 中和剩余的盐酸，需1mol1NaO舲液mL>(2) 燧烧1吨这种不纯的碳酸钙，最后残留物质量为吨。(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1300C反应获得。(1) 氮化硅晶体属于晶体。氮化硅晶体结构中，原子