高考化学考点解析全程复习考点：硅酸盐工业新型无机非金属材料

高考化学考点解析全程复习考点: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Si。?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+2HCI==H2SiO3+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。（Na2SiC）3、除外）最典型的代表是硅酸钠Na2SiC>3：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，常温下化学性质不取。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VUA族，原子结矽二）287容易得到一个电子形成氯

离子a,为典型的非金属元素，在自然界中以企苔瑞甸）,

3.例题精讲

［例1］熔融氢氧化钠反应选用的器皿是［］

A.陶瓷用烟B.石英生烟

C.普通玻璃用烟D.生铁玷烟

分析：陶瓷的成分中含有SiOz,石英的成分就是SiO?,玻璃的主要成分中也含有Si。2,

而SiOz在高温下可以跟NaOH发生如下反应：

SiO2+2NaOH^===Na2SiO3

所以A、B、C的器皿都不能选用，只能内生铁玷埸.

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.氢氨酸

C.氢氧化钠溶液I）.氯化钠溶液

分析：玻璃的主要成分之一二氧化硅，它能跟氯氟酸迅速反应，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Na2SiO3•CaSiO；,-4SiO2

(1)试计算普通玻璃中相当含有NaQ,CaO和SiO?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：Na2SiO3-CaSiO3-4Si0?可用二氧化硅和金属氧化物的形式表示其组成为：

Na20•CaO•6Si()2。

(1)Na20的摩尔质量为62g/mol,CaO的摩尔质量为56g/mol,SiO?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Na?。、

CaO和SiOz的含量：

m(Na20)：50kgX13%=6.5kg

m(CaO)：50kgX11.7%=5.85kg

m(Si02)：50kgX75.3%=37.65kg

再求需纯碱、碳酸钙和二氧化硅的质量:

----------I'r•

m(SiO2)：37.65kg

答案：(1)普通玻璃中NazO的质量分数为13%,CaO的质量分数为11.7%,SiO,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Co

A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+o：,^=Bco；

B为Si02

SiO2+2NaOH==Na2Si03+H20

Na2Si03+2HC1=2NaC1+112Si03I

C为普通玻璃

NasCOs+SiO2==Na2SiOs+COzt

CaCO：）+Si02==CaSiO3+CO2t

［例5］某硅酸锌样品含58.6%的锌，而ZnO%与SiOz%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SiOz

的物质的量之比值，然后用SiO?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。

Si02%=『73.0%=27.0%

该硅酸锌样品的化学式为：2ZnO-Si02o

［例6］两个原硅酸分子的0H原子团之间可以相互作用而脱去一分子水:

2H4SiO4==H6Si2O7+H2O

原硅酸结构为：

0H

I

HO—Si—0H

0H

则在所得的H6Si2（）7分子的结构中，含有的硅氧键数目为［］

A.5B.6

C.7D.8

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HMSLOT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•个新的硅氧键，如图所示：

HH

II

OO

——

——

H—0—SIi—S—i—0—H

Oo

II

HH

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CO?

B.单质硅与烧碱溶液反应

'i二,一'：."'i'''|

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CO,生成正盐NazCCh,正盐能与酸反应变为酸式盐，所

以当C02过量时即溶液中H2CO3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是易溶于水的强碱，NazSiO：,。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NazSiOs和生成物中的Na£03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。

：,'-I；;•.।I--：•।.i■.

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。①Sn氧化后的稳定产物是SnOz

（+4价氧化物稳定），Sn的相对原子质量为

,）

.••••,:.

,•-1..＜：•：：I.,r：•

•■।

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）gPb氧化生成的PbO质量必

因为Sn。?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）go

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SnOz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=SnOz的物质的量

Pb的物质的量=PbO的物质的量

,­I"•''!!'~'二•••

I

I

SnOz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%=l-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、碳酸氢钠和碳酸氢镂组成的混合物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、

碳酸氢钠和碳酸氢核的物质的量之比。

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CO?。C0?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，碳酸氢钱则因全部转变

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896mLe

解全过程发生反应的化学方程式为：

Na2C03+2nCl==2NaCl+n20+C02t(1)

NaHC03+HCl==NaCl+H20+C02t(2)

NH1HCO3+HC—NH.CI+H2O+CO2t(3)

(4)

(5)

设7.06g该混合物中含NazCOs、NaHCO：,、NH1HCO3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C02

为（x+y+z）mol

从化学方程式（4）、（5）可知，第二份7.06g混合物加热，其中

X：y：z=0.02：0.04：0.02=1：2：1

答:Na2c。3、NaHCOs、NHMXh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A1。（刚玉）。刚玉中混有少量铝时，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

I）.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COa通入NazSiOs溶液可生成硅酸。而

SiOz能和Na£03高温下反应生成COz,它可说明不挥发的SiO?可把气体CO?制出，但不能说

明碳酸和硅酸的相对强弱。

答案：B

4.实战演练

一、选择题（每小题6分，共48分）

1.（2002年全国高考题）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

3.2MgO-SiO2中的酸根离子是

A.SiO,BSi2。：

C.Si0丁D.SiO；-

4.将过量的CO2通入卜,列溶液中，最终出现浑浊的是

A.CaCk溶液B.石灰水

C.饱和Na2cCh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：错〉锡

C.稳定性：CH4>SiH4

D.酸性：H2Si03>H2C03

6.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.现有下列五个转化，其中不可能通过一步反应实现的是

①SiCh——>Na2siO3

@CuSO4---->CuCl2

③SiCh---->H2siO3

®CuO---->Cu(OH)2

⑤Ca3(PO4)2---->Ca(H2Po4)2

A.①和②B.③和④

C.②③和④D.②③④和⑤

8.下列叙述中，不正砚的是

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5g含有SiCh的石灰石与267mL0.5mol-L1的盐酸反应，所得CO?在标

准状况下的体积为1064mL。

(1)中和剩余的盐酸，需1mol-L1NaOH溶液mL。

(2)煨烧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O

(3)现用四氯化硅和氮气在氧气保护下，加强热发生反