2022年考点_22硅酸盐工业__新型无机非金属材料--高考化学知识点全程讲解 .pdf

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1、知识点大全考点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（ 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 = H2SiO32NaCl 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。

2、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A 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+2NaO

3、HNa2SiO3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+17 2 8 7 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 12 页知识点大全分析： 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

4、，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Na2SiO3CaSiO34SiO2（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： Na2SiO3CaSiO34SiO2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

5、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 ）：50kg13 =6.5kg m （CaO ）：50kg11.7 =5.85kg 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 12 页知识点大全m （SiO2）：50kg75.3 =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 。

6、（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

7、：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：321.375=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+O2CO2精选学习资料 - - - - - -

8、 - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 12 页知识点大全B为 SiO2SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3C为普通玻璃Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2CaCO3+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

9、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=H6Si2O7H2O 原硅酸结构为：则在所得的H6Si2O7分子的结构中，含有的硅氧键数目为 A 5 B 6 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 12 页知识点大全C 7 D 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

10、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CO2B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

11、掉，B式正确。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 12 页知识点大全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，则含铅（ 100-x

12、 ）g。Sn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 ）g Pb 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）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - -

13、- -第 6 页，共 12 页知识点大全答：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 精选学习资料

14、- - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 12 页知识点大全 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

15、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896mLCO2。解 全过程发生反应的化学方程式为：Na2CO32HCl=2NaClH2OCO2（1）NaHCO3HCl=NaCl H2OCO2（2）NH4HCO3 HCl=NH4ClH2OCO2（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

16、，共生成CO2为（ xyz）mol 从化学方程式（4）、（ 5）可知，第二份7.06g 混合物加热，其中精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 12 页知识点大全xyz=0.020.040.02=121答： Na2CO3、NaHCO3、NH4HCO3的物质的量之比为121。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

17、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。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 12 页知识点大全人造红宝石硬度高，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

18、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（每小题6 分，共 48

19、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 SO2中的酸根离子是A.SiO23B.Si2O46C.SO44D.SiO224.将过量的CO2通入下列溶液中，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.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

20、动性：锗锡C.稳定性： CH4SH4D.酸性： H2SO3H2CO3精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 12 页知识点大全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.现有下列五个转化，其中不可能通过一步反应实现的是SiO2Na2SO3CuSO4CCl2SiO2H2SO3C OC（ OH）2Ca3（ O4）2Ca（H2O4）2A.和B.和C.和D.和8.下列叙述中，不正确的是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SiO2B.二氧化碳不宜用

21、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 5 g 含有 SiO2的石灰石与267 mL 0.5 mol L1的盐酸反应，所得CO2在标准状况下的体积为1064 mL。(1)中和剩余的盐酸，需1 molL1 NaOH 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)已知氮化硅晶体结构中

22、，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9.7 g，与足量的稀硫酸反应，在标准状况下可生成 5.6 L 氢气。若将

23、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9.7 g 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26.0 g，经灼烧至质量恒定时，其质量减少8.8 g,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；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 12 页知识点大全（3）求原混合物中SiO2的质量。附参考答案一、 1.D 2.AB 3.C 4.解析：同温下NaHCO3比 Na2CO3的溶解度要小。答案： C

24、D5.C 6.D7.解析： SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O CuSO4+BaCl2=BaSO4+CuCl2Ca3(PO4)2+4H3PO4=3Cu(H2PO4)2。答案： B8.CD二、 9.（1） 38.5 (2)0.58210.(1)原子（2）Si3N4(3)3SiCl4+6H2+2N2Si3N4+12HCl 11.Na2OCaO6SiO2K2O3Al2O36SiO22H2O12.Fe:5.6 g Si:1.4 g Al:2.7 g13.（1）SiO2+CaCO3高温CaSiO3+CO2， CaCO3CaO+CO2（2）4.48 L（3）6 g精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 12 页