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文档简介
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(HSiO3)酸性很弱(弱于碳酸)溶解度很小,由于SiQ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。NstSiO3+ 2HCI = H 2SQ3+ 2NaCI 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。(NazSiOs、K2SQ3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
2、酸盐产品:玻璃、陶瓷、水泥。答案:D2 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。容易得到一个电子形成氯离子Cl,为典五.氯元素:位于第三周期第四 A族,原子结构: 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
3、应:SiO2+2NaOH':NstSiOs所以A B、C的器皿都不能选用,只能内生铁坩埚。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
4、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Na2SiO3 CaSiC3 4SiO2(1) 试计算普通玻璃中相当含有NaO, 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:NazSiO3 CaSiC3 4SiO2可用二氧化硅和金属氧化物的形式表示其组成为:NqO CaO 6SQ2。(1) Na>O的摩尔质量为 62g/mol , CaO的摩尔质量为 56g/mol , SQ2的摩尔质量为 60g/mol。M(Naa0)M(Na30 * CaO * 6SiOs)xioo%C日O的质量分数:M(CaO)M(Na
5、2O* CaO 6SiO2)X 100%X 100 = 13%X 100% = 11.7%M(6SiOa)M(NaaO* CaO* 6SiOa)X100%(60X 60)g47SgX 100% =75.3%(2)由第(1)题求出普通玻璃中各氧化物的质量分数,可计算 含量:50kg普通玻璃中 NO CaO和 SiO2的m( NaO: 50kg x 13 % =6.5kgm (CaO : 50kg x 11.7 % =5.85kgm( SiQ): 50kg x 75.3 % =37.65kg再求需纯碱、碳酸钙和二氧化硅的质量:m(NaaCO3)m (OaCO?)M(Na3O)6毛+1111kg6
6、5k.M(NaaCOj) r 106gM(CaO)56gWM(- 535-104m( SiO2): 37.65kg答案:(1)普通玻璃中NaO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
7、,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CoA物质燃烧后生成的气体的相对分子质量为:32 X 1.375=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
8、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+OCOB 为 SiO2SiO2+2NaOH=INSiO3+HONaaSiO3+2HCI=2NaCI+HSiO3 JC 为普通玻璃NQCG+SiO2=NSiO3+CO fCaCO+SiO2=CaSiQ+CO f例5某硅酸锌样品含58.6 %的锌,而ZnO%与SiO?%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
9、SiO2和ZnO的形式表示此硅酸锌样品的组成。可先由Zn%求算出ZnC%,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。解匚 NO% =竺=5乩 6% * = 72 0%SiO2% =1-73.0 % =27.0 %73 n则 ZnO: SiOa= o 1该硅酸锌样品的化学式为:例6两个原硅酸分子的602ZnO SiO2。OH原子团之间可以相互作用而脱去一分子水:2H4SiO4=HoSi2+ H2O原硅酸结构为:HH0HI HOSi0HI QH则在所得的HoSi 2O7分子的结构中,含有的硅氧键数目为A. 5 B . 6C. 7 D . 8分析:此题是一道选择题,也是一道
10、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fSi2O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 CQCO2 + 0H- =HCO;B.单质硅与烧碱溶液反应Si +20H + H20 = SiOf + 2H3 tc.石英砂与烧碱反应制水玻璃SiO3 + 2OH_ = SiOf+ Ha0D.往水玻璃中通入二氧化碳Na3SiO3+2H3O + CO2 =H4SO4 I +2Na*+C0f分析:往NaQH溶
11、液中通入适量 CQ生成正盐NaCQ,正盐能与酸反应变为酸式盐,所以当CQ过量时即溶液中HCQ过量时,生成物为 NaHCQ故A式正确。单质硅能和烧碱溶液反应生成硅酸钠和氢气,NaQH!易溶于水的强碱,NazSiQs。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NazSiQs和生成物中的N&CQ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正确的离子方程式应为 SiOf 4-2H3O
12、+ CO3 =H4SiO+ I +C0头例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 SnQ (+ 4价氧化 物稳定),Sn的相对原子质量为119, Sn!的式量为耀血氧化生成的创0质量必为幕瞽 Pb氧化后的稳定产物是 PbQ (+ 2价氧化物稳定),Pb的相对原子质量为 207, PbQ的式量为223,为谿(iey) g«(100-x ) g Pb氧化生成的PbQ质量必207因为SnQ与PbQ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(10
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