高中化学58个精讲22.doc

1高中化学高中化学 58 个考点精个考点精讲讲22、硅酸盐工业、硅酸盐工业 新型无机非金属材料新型无机非金属材料 1复习重点复习重点 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。 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例题精讲例题精讲 例例 11 熔融氢氧化钠反应选用的器皿是 答案：答案：DA陶瓷坩埚 B石英坩埚 C普通玻璃坩埚 D生铁坩埚分析：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。 例例 22 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：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：答案：AC 例例 33 普通玻璃的主要成分为 Na2SiO3·CaSiO3·4SiO2（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？+172872分析：分析：Na2SiO3·CaSiO3·4SiO2可用二氧化硅和金属氧化物的形式表示其组成为：Na2O·CaO·6SiO2。（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）：50kg×13=6.5kg m（CaO）：50kg×11.7=5.85kgm（SiO2）：50kg×75.3=37.65kg 再求需纯碱、碳酸钙和二氧化硅的质量：m（SiO2）：37.65kg答案：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。 例例 44 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：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：32×1.375=443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：答案：A 为碳元素的一种单质。C+O2CO2 B 为 SiO2 SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3C 为普通玻璃 Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2 CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2 例例 55 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：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：2ZnO·SiO2。 例例 66 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 A5 B6 C7 D8分析：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：4故硅氧键的总数目没有变，仍然是 8 个。 答案：答案：D 例例 77 下列离子方程式书写不正确的是 A往 NaOH 溶液中通入过量 CO2 B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：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：答案：D 例例 88 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：解法一：分析：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。5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：解法二：分析：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）g Sn 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）6Pb=1-43.2=56.8答：合金中铅、锡分别占 56.8、43.2 例例 99 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：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7xyz=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新型无机非金属材料 例例 1010 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。 例例 1111 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。 例例 1212 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8C.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3.2MgO·SO2中的酸根离子是A.SiOB.Si2O C.SOD.SiO2 34 64 42 24.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：CH4SH4 D.酸性：H2SO3H2CO3 6.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 SiO2 B.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 mol·L1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 mol·L1 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 Na2CaSi6O14，以氧化物形式可表示为 ，钾云母 的化学式是 K2H4Al6Si6O24，以氧化物形式可表示为 。 12.(10 分)由 Fe、Si、Al 组成的混合物 9.7 g，与足量的稀硫酸反应，在标准状况下可生成 5.6 L 氢气。 若将等质量的该混合物与足量氢氧化钠溶液反应，在标准状况下也可产生同样多的氢气。问在上述 9.7 g 混 合物中含 Fe、Si、Al 各多少克? 13.（10 分）由 SiO2和 CaCO3组成的混合物 26.0 g，经灼烧至质量恒定时，其质量减少 8.8 g,试解答： （1）写出可能发生反应的化学方程式； （2）求产生的气体在标准状况下的体积； （3）求原混合物中 SiO2的质量。9附参考答案 一、1.D 2.AB 3.C 4.解析：同温下 NaHCO3比 Na2CO3的溶解度要小。答案：CD5.C 6.D 7.解析：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O CuSO4+BaCl2=BaSO4+CuCl2 Ca3(PO4)2+4H3PO4=3Cu(H2PO4)2。 答案：B8.CD 二、9.（1）38.5 (2)0.58210.(1)原子 （2）Si3N4 (3)3SiCl4+6H2+2N2Si3N4+12HCl 11.Na2O·CaO·6SiO2 K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O 12.Fe:5.6 g Si:1.4 g Al:2.7 g13.（1）SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2，CaCO3CaO+CO2（2）4.48 L（3）6 g高温