高考化学考点解析全程练习7硅酸盐工业新型无机非金属材料.docx
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高考化学考点解析全程练习7硅酸盐工业新型无机非金属材料
2019高考化学考点解析全程练习-7.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。
Na2SiO3＋2HCl==H2SiO3＋2NaCl
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ⅦA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发生如下反应：
SiO2+2NaOH
Na2SiO3
所以A、B、C的器皿都不能选用，只能内生铁坩埚。
答案：
D
[例2]以下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·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？
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％=5.85kg
m〔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：
〔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C。
A物质燃烧后生成的气体的相对分子质量为：
32×1.375=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+O2
CO2
B为SiO2
SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O
Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓
C为普通玻璃
Na2CO3+SiO2==Na2SiO3+CO2↑
CaCO3+SiO2==CaSiO3+CO2↑
[例5]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：
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6]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===H6Si2O7＋H2O
原硅酸结构为：
那么在所得的H6Si2O7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，如下图：
故硅氧键的总数目没有变，仍然是8个。
答案：
D
[例7]以下离子方程式书写不正确的选项是[]
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：
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：
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，那么含铅〔100-x〕g。
①Sn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〕gPb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。
[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：
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〕
Pb％=1-43.2％=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：
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，碳酸氢铵那么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：
Na2CO3＋2HCl==2NaCl＋H2O＋CO2↑
〔1〕
NaHCO3＋HCl==NaCl＋H2O＋CO2↑
〔2〕
NH4HCO3＋HCl==NH4Cl＋H2O＋CO2↑
〔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〔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：
Na2CO3、NaHCO3、NH4HCO3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。
【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12]以下说法正确的选项是[]
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：
B
4、实战演练
【一】选择题〔每题6分，共48分〕
1.〔2002年全国高考题〕以下说法正确的选项是
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.实验室存放以下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
B.Si2O
C.SｉO
D.SiO
4.将过量的CO2通入以下溶液中，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.以下各组物质的比较中，正确的选项是
A.熔点：
晶体硅＞碳化硅＞金刚石
B.金属活动性：
锗＞锡
C.稳定性：
CH4＞SｉH4
D.酸性：
H2SｉO3＞H2CO3
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.现有以下五个转化，其中不可能通过一步反应实现的是
①SiO2
Na2SｉO3
②CuSO4
CｕCl2
③SiO2
H2SｉO3
④CｕO
Cｕ〔OH〕2
⑤Ca3〔ＰO4〕2
Ca〔H2ＰO4〕2
A.①和②B.③和④
C.②③和④D.②③④和⑤
8.以下表达中，不正确的选项是
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SiO2的石灰石与267mL0.5mol·L－1的盐酸反应，所得CO2在标准状况下的体积为1064mL。
（1）中和剩余的盐酸，需1mol·L－1NaOH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）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9.7g，与足量的稀硫酸反应，在标准状况下可生成5.6L氢气。
假设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9.7g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26.0g，经灼烧至质量恒定时，其质量减少8.8g,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。
参考答案
【一】1.D2.AB3.C
4.解析：
同温下NaHCO3比Na2CO3的溶解度要小。
答案：
CD
5.C6.D
7.解析：
SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2OCuSO4+BaCl2===BaSO4↓+CuCl2
Ca3（PO4）2+4H3PO4===3Cu（H2PO4）2。
答案：
B
8.CD
【二】9.〔1〕38.5
（2）0.582
10.
（1）原子〔2〕Si3N4（3）3SiCl4+6H2+2N2
Si3N4+12HCl
11.Na2O·CaO·6SiO2K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O
12.Fe:
5.6gSi:
1.4gAl:
2.7g
13.〔1〕SiO2+CaCO3
CaSiO3+CO2↑，CaCO3
CaO+CO2↑
〔2〕4.48L
〔3〕6g
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