高考化學(xué)考點解析全程復(fù)習(xí)考點：硅酸鹽工業(yè)新型無機非金屬材料教案

高考化學(xué)考點解析全程復(fù)習(xí)考點:硅酸鹽工業(yè)新型無機非金屬材料

1.復(fù)習(xí)重點

水泥工業(yè)和玻璃工業(yè)的基本原理；新型無機非金屬材料的特性及主要用途

2.難點聚焦

1.硅酸（H2SiO3）

酸性很弱（弱于碳酸）溶解度很小，由于SiO2不溶于水，硅酸應(yīng)用可溶性硅酸鹽和其

他酸性比硅酸強的酸反應(yīng)制得。

Na2SiO3+2HCl=H2SiO3+2NaCl

硅膠多孔疏松，可作干燥劑，催化劑的裁體。

四.硅酸鹽

硅酸鹽是由硅、氧、金屬元素組成的化合物的總稱，分布廣，結(jié)構(gòu)復(fù)雜化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。

一般不溶于水。（NazSiOs、K^SiCh除外）最典型的代表是硅酸鈉NazSiCh：可溶，其水溶

液稱作水玻璃和泡花堿，可作肥皂填料、木材防火劑和黏膠劑。常用硅酸鹽產(chǎn)品：玻璃、

陶瓷、水泥。

2.硅單質(zhì)與碳相似，有晶體和無定形兩種。晶體硅結(jié)構(gòu)類似于金剛石，有金屬光澤的灰黑

色固體，熔點高（1410℃）,硬度大，較脆，常溫下化缶住年不活潑。是良好的半導(dǎo)體，應(yīng)

用：半導(dǎo)體晶體管及芯片、光電池。\\\

五.氯元素：位于第三周期第VIIA族，原子結(jié)\二）287容易得到一個電子形成氯

離子c「，為典型的非金屬元素，在自然界中以海底旬）y

3.例題精講

［例1］熔融氫氧化鈉反應(yīng)選用的器皿是［］

A.陶瓷生蝸B.石英用■煙

C.普通玻璃玷蝸D.生鐵用煙

分析：陶瓷的成分中含有SiO?,石英的成分就是SiO”玻璃的主要成分中也含有SiO2,

而SiOz在高溫下可以跟NaOH發(fā)生如下反應(yīng)：

SiO2+2NaOH^^:Na2SiO3

所以A、B、C的器皿都不能選用，只能內(nèi)生鐵培埸。

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.硅酸鈉溶液B.氫氟酸

C.氫氧化鈉溶液D.氯化鈉溶液

分析：玻璃的主要成分之一二氧化硅，它能跟氫氟酸迅速反應(yīng)，所以，氫氟酸不能盛

放在玻璃、陶瓷容器中，只能保存在鉛皿或塑料瓶中。氫氧化鈉溶液與二氧化硅在常溫下反

應(yīng)十分緩慢，所以可以盛放在玻璃瓶中，但瓶的磨口處的二氧化硅跟氫氧化鈉緩慢反應(yīng)后，

生成的硅酸鈉是一種礦物膠，使瓶塞與瓶口粘在一起，因此不能用磨口玻璃塞。硅酸鈉溶液

可以用玻璃瓶盛放，只是不能用磨口玻璃塞(原因同氫氧化鈉溶液)。氯化鈉溶液不跟玻璃

中各種成分反應(yīng)。

答案：AC

［例3］普通玻璃的主要成分為Na2SiO3-CaSiO3-4SiO2

(1)試計算普通玻璃中相當(dāng)含有NaQ,CaO和SiOz的質(zhì)量分數(shù)各是多少？

(2)制造50kg普通玻璃，需要純堿、碳酸鈣和二氧化硅各多少千克？

分析：Na2SiO3-CaSiO,?4SiC)2可用二氧化硅和金屬氧化物的形式表示其組成為：

Na20,CaO,6SiOz。

(l)Na20的摩爾質(zhì)量為62g/mol,CaO的摩爾質(zhì)量為56g/mol,Si。的摩爾質(zhì)量為60g/mol。

(2)由第(1)題求出普通玻璃中各氧化物的質(zhì)量分數(shù)，可計算50kg普通玻璃中NaeO、

CaO和SiO2的含量：

m(Na20)：50kgX13%=6.5kg

m(CaO)：50kgX11.7%=5.85kg

m(Si02)：50kgX75.3%=37.65kg

再求需純堿、碳酸鈣和二氧化硅的質(zhì)量:

m(Sig：37.65kg

答案：(1)普通玻璃中NaQ的質(zhì)量分數(shù)為13%,CaO的質(zhì)量分數(shù)為11.7%,SiO,質(zhì)

量分數(shù)為75.3%。

(2)制造50kg普通玻璃,需要純堿11.11kg、碳酸鈣10.45kg、二氧化硅37.65kg。

［例4］有A、B、C三種不溶于水的固體。A是某元素的一種單質(zhì)，它在氧氣中完全燃

燒得到一種無色氣體，此氣體能使澄清石灰水變渾濁，另外測得這種氣體密度為同溫、同壓

下氧氣密度的L375倍。B固體能溶于熱氫氧化鈉溶液，再往所得溶液中加入過量鹽酸時，

析出白色膠狀沉淀。此沉淀干燥后，成為不溶于水的白色粉末，這是一種比碳酸酸性還弱的

酸。將B與石灰石、純堿按比例混合加熱得到C,C在高溫時軟化，無固定熔點。

根據(jù)以上事實，判斷A為哪種元素的單質(zhì)？B、C各是什么物質(zhì)？寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)

方程式。

分析：先求出A燃燒后生成的氣體的相對分子質(zhì)量，根據(jù)該氣體的相對分子質(zhì)量及其反

應(yīng)現(xiàn)象可推出單質(zhì)A；再根據(jù)B的有關(guān)反應(yīng)現(xiàn)象可推出B；最后根據(jù)制取C的方法及C的性

質(zhì)可推出Co

A物質(zhì)燃燒后生成的氣體的相對分子質(zhì)量為：

32X1.375=44

該氣體能使澄清石灰水變渾濁，所以該氣體為二氧化碳，A為碳元素的一種單質(zhì)。

根據(jù)B物質(zhì)能與氫氧化鈉反應(yīng)，且能繼續(xù)與過量的鹽酸反應(yīng)生成一種比碳酸還弱的酸,

可推出B物質(zhì)為二氧化硅。

C物質(zhì)由石灰石、純堿、B物質(zhì)(二氧化硅)混合加熱而得，結(jié)合C物質(zhì)在高溫時軟化

且無固定熔點，可推知C物質(zhì)為普通玻璃。

答案：A為碳元素的一種單質(zhì)。

占峨

C+O2^^CO>

B為Si02

SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H，O

Na2Si03+21IC1=2NaC1+H2Si03I

C為普通玻璃

Na2CO3+SiO2==Na2SiO3+CO2t

CaC0：；+Si（）2==CaSi03+C02t

［例5］某硅酸鋅樣品含58.6%的鋅，而ZnO%與Si（h%的質(zhì)量分數(shù)的總和為100%,

寫出這樣品的化學(xué)式（最簡式）。

分析：題目要求寫出這樣品的化學(xué)式（最簡式），即是要求通過計算找出ZnO與SiO?

的物質(zhì)的量之比值，然后用SiO,和ZnO的形式表示此硅酸鋅樣品的組成。

可先由Zn%求算出ZnO%,并求出SiOz%。然后再運用求最簡式最基本的方法求出此硅

酸鋅的組成。

SiOz%=l-73.0%=27.0%

該硅酸鋅樣品的化學(xué)式為：2ZnO-SiO2?

［例6］兩個原硅酸分子的0H原子團之間可以相互作用而脫去一分子水:

2H.1SiO,l===H6Si2O7+H2O

原硅酸結(jié)構(gòu)為：

0H

I

HO—Si—0H

OH

則在所得的kSi2（）7分子的結(jié)構(gòu)中，含有的硅氧鍵數(shù)目為［］

A.5B.6

C.7D.8

分析：此題是一道選擇題，也是一道信息遷移題。給出的新情境是原硅酸結(jié)構(gòu)及脫水

反應(yīng)，考查內(nèi)容是HeSiQ分子中的硅氧鍵數(shù)目。兩個原硅酸共有8個硅氧鍵，當(dāng)它們相互

作用時.，雖然有一個硅氧鍵斷裂，但又形成一個新的硅氧鍵，如圖所示：

—0—H

故硅氧鍵的總數(shù)目沒有變，仍然是8個。

答案：D

［例7］下列離子方程式書寫不正確的是［］

A.往NaOH溶液中通入過量C02

B.單質(zhì)硅與燒堿溶液反應(yīng)

C.石英砂與燒堿反應(yīng)制水玻璃

D.往水玻璃中通入二氧化碳

分析：往NaOH溶液中通入適量CO,生成正鹽Na￡Q”正鹽能與酸反應(yīng)變?yōu)樗崾禁}，所

以當(dāng)CO?過量時即溶液中H￡()3過量時，生成物為NaHCO;?故A式正確。

單質(zhì)硅能和燒堿溶液反應(yīng)生成硅酸鈉和氫氣，NaOH是易溶于水的強堿，Na2Si03o是易

溶于水的鹽，均完全電離，故Na*可以簡化掉，B式正確。

石英的成分是二氧化硅與燒堿液發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成硅酸鈉和水。故c式正確。

碳酸比硅酸酸性強，所以往水玻璃即硅酸鈉的水溶液中通入二氧化碳可以制硅酸。反應(yīng)

物中的NazSiOa和生成物中的NazCO,均為易溶于水的鹽，能完成電離寫成離子式，并且Na

可以簡化掉，故D式不正確。

答案：D

［例8］有一鉛錫合金質(zhì)量為100g,完全氧化后得到氧化物的混合物質(zhì)量為116g,求合

金中鉛、錫的質(zhì)量分數(shù)各為多少？

解法一：

分析：設(shè)100g鉛錫合金中含錫xg,則含鉛（100-x）g。①Sn氧化后的穩(wěn)定產(chǎn)物是SnOz

（+4價氧化物穩(wěn)定），Sn的相對原子質(zhì)量為

I_

_?.：___..??i___.._

?

Pb氧化后的穩(wěn)定產(chǎn)物是PbO（+2價氧化物穩(wěn)定），Pb的相時原子質(zhì)量為207,PbO

的式量為223,（100-x）gPb氧化生成的PbO質(zhì)量必

因為SnOz與PbO質(zhì)量共為116g,故可列一元一次方程，解方程求出Sn、Pb質(zhì)量。

［解］設(shè)100g錫鉛合金中含錫xg,含鉛為（100-x）g?

根據(jù)化學(xué)式所表示的元素質(zhì)量分數(shù)及題意，列代數(shù)方程式：

解得x=43.2(g)

100-x=100-43.2=56.8(g)

-t-

答：合金中錫、鉛質(zhì)量分數(shù)分別為43.2%、56.8%

解法二：

分析：此題利用物質(zhì)的量計算也很方便。設(shè)100g合金中含xg,含鉛為（100-x）g

將SnOz與PbO由物質(zhì)的量換算成質(zhì)量，質(zhì)量和為116g。

解：設(shè)100g錫鉛合金中含錫為xg,含鉛為（100-x）g

Sn的物質(zhì)的量=SnOz的物質(zhì)的量

Pb的物質(zhì)的量=PbO的物質(zhì)的量

SnOz與PbO質(zhì)量和為116g

解得x=43.2(g)（錫的質(zhì)量）

100-x=56.8(g)（鉛的質(zhì)量）

Pb%=l-43.2%=56.8%

答：合金中鉛、錫分別占56.8%、43.2%

［例9］稱取兩份山碳酸鈉、碳酸氫鈉和碳酸氧鏤組成的混合物7.06g。其中：一份加

入過量的鹽酸，可得CO?為1792mL(在標準狀況下)，另一份加熱至質(zhì)量不再減少時為止。

冷卻后再跟過量鹽酸反應(yīng)，可得CO,為896mL(在標準狀況下)。求原混合物中，碳酸鈉、

碳酸氫鈉和碳酸氫鏤的物質(zhì)的量之比。

分析：此題是根據(jù)化學(xué)方程式，計算混合物成分物質(zhì)的量之比的題。解題關(guān)鍵在于正確

判斷反應(yīng)物與生成物、反應(yīng)物的量與生成物的量之間的關(guān)系。

第一份7.06g混合物，各成分都跟過量的鹽酸充分反應(yīng)，均生成CO?。C0?體積之和為

1792mL；第二份7.06g混合物加熱后，除碳酸氫鈉轉(zhuǎn)化為碳酸鈉外，碳酸氫錢則因全部轉(zhuǎn)變

為氣態(tài)物質(zhì)而不存在固體物質(zhì)了?；旌衔镏性刑妓徕c及生成的碳酸鈉共同跟過量鹽酸反

應(yīng)，生成896mLe0”

解全過程發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為:

Na2C03+2HCl==2NaCl+H20+C02t(1)

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

NHIHC03+HC1==NHO+HQ+C02t(3)

(4)

(5)

設(shè)7.068該混合物中含岫2(%、NaHCOa,NH4HCO3分別為x、y、zmol

從化學(xué)方程式(1)(2)(3)可知，第一份7.06g混合物與過量鹽酸反應(yīng)，共生成C02

為(x+y+z)mol

從化學(xué)方程式(4)、(5)可知，第二份7.06g混合物加熱，其中

x：y：z=0.02：0.04：0.02=1：2：1

答:Na2c。3、NaHCO3,NH4HCO3的物質(zhì)的量之比為1：2：1.

新型無機非金屬材料

［例10］新型無機非金屬材料跟傳統(tǒng)硅酸鹽材料相比，有什么特性？

【分析】(1)能承受高溫，強度高。如氮化硅陶驍在1200℃時仍具有高強度。

(2)具有電學(xué)特性。有的可作絕緣體，有的可作半導(dǎo)體、導(dǎo)體、超導(dǎo)體。

(3)具有光學(xué)特性。有的能發(fā)出各色光，有的能透過可見光，有的能使紅外線、雷達

射線穿過。

(4)具有生物功能。有些對人體組織有較好的適應(yīng)性，且硬度高、無毒、不溶于水，

可直接植于人體內(nèi)。

【答案】略。

［例11］請比較紅寶石和藍寶石成分的異同。人造紅寶石和人造藍寶石各有何用

途？

【解答】兩者的主要成分都是A1。(剛玉)。剛玉中混有少量銘時，呈現(xiàn)紅色，就形

成紅寶石；剛玉中混有少量鈦時，呈現(xiàn)藍色，就形成藍寶石。

人造紅寶石硬度高，可制鐘表的軸承，它能放大某一波長的光而產(chǎn)生激光，可作固體激

光器。人造藍寶石因能使紫外線和可見光通過，可用于制造光學(xué)儀器。

［例12］下列說法正確的是［］

A.二氧化硅溶于水顯酸性

B.光導(dǎo)纖維傳導(dǎo)光的能力非常強，利用光纜通訊，能同忖傳送大量信息

C.因為高溫時二氧化硅與碳酸鈉反應(yīng)放出CO”所以硅酸的酸性比碳酸強

D.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，不溶于強酸，但溶于氫氟酸。因為它能與堿反應(yīng)生成鹽和水,

所以它是酸性氧化物。硅酸酸性比碳酸弱，它反映在C0?通入NazSiOs溶液可生成硅酸。而

Si（h能和Na￡03高溫下反應(yīng)生成CO”它可說明不揮發(fā)的SiOz可把氣體CO?制出，但不能說

明碳酸和硅酸的相對強弱。

答案：B

4.實戰(zhàn)演練

一、選擇題（每小題6分，共48分）

1.（2002年全國高考題）以下說法正確的是

A.納米材料是指一種稱為“納米”的新物質(zhì)制成的材料

B.綠色食品是指不含任何化學(xué)物質(zhì)的食品

C.生物固氮是指植物通過葉面吸收空氣中的氮氣

D.光導(dǎo)纖維是以二氧化硅為主要原料制成的

2.實驗室存放下列各試劑的瓶塞必須用橡皮塞的是

A.澄清石灰水B.硅酸鈉溶液

C.新制氯水D.氯化鈣溶液

3.2MgO-SiO2中的酸根離子是

A.SiO,B.SbJOo^

C.SiO4D.SiOI

4.將過量的CO2通入下列溶液中，最終出現(xiàn)渾濁的是

A.CaCb溶液B.石灰水

C.飽和Na2cCh溶液D.水玻璃

5.下列各組物質(zhì)的比較中，正確的是

A.熔點：晶體硅>碳化硅〉金剛石

B.金屬活動性：銘〉錫

C.穩(wěn)定性：CH4>SiH4

D.酸性：H2SiO3>H2CO3

6.欲除去Si。2中混有的少量CaCO3和Fe2O3,最好應(yīng)加入的試劑是

A.硫酸B.燒堿

C.氫氟酸D.鹽酸

7.現(xiàn)有下列五個轉(zhuǎn)化，其中不可能通過步反應(yīng)實現(xiàn)的是

①SiCh——>Na2siO3

(2)CUSO4------>CuCl2

③SiCh——>H2Si03

@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.下列敘述中，不事砸的是

A.光導(dǎo)纖維廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代通訊，制造光導(dǎo)纖維的主要原料是SiO2

B.二氧化碳不宜用于撲滅金屬鈉燃燒引起的火災(zāi)

C.一定條件下，可將石墨轉(zhuǎn)化為金剛石，這一變化是物理變化

D.氫氣作為新型燃料，其突出的優(yōu)點是氫氣輕，便于攜帶

二、非選擇題(共52分)

9.(12分)將5g含有SiCh的石灰石與267mL0.5mol?L'的鹽酸反應(yīng)，所得CO?在標

準狀況下的體積為1064mL,

(1)中和剩余的鹽酸，需1mol-L1NaOH溶液mL。

(2)夕段燒1噸這種不純的碳酸鈣，最后殘留物質(zhì)量為噸。

10.(10分)氮化硅是一種耐高溫陶瓷材料，它的硬度大，熔點高，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，工業(yè)

上曾普遍采用高純硅與純氮在1300℃反應(yīng)獲得。

(1)氮化硅晶體屬于晶體?

(2)已知氯化硅晶體結(jié)構(gòu)中，原子間都以單鍵相連，且N原子和N原子，Si原子和Si

原子不直接相連，同時每個原子都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，請寫出氮化硅的化學(xué)

式。

(3)現(xiàn)用四氯化硅和氮氣在氫氣保護下，加強熱發(fā)生反應(yīng)，可得較高純度的氮化硅，反

應(yīng)的化學(xué)方程式為：