考点22、硅酸盐工业新型无机非金属材料

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