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1、精品教案可编辑考点 35 硅酸盐及无机非金属材料聚焦与凝萃1了解硅酸盐的重要用途及组成；2掌握 Na2SiO3的化学性质。解读与打通常规考点一、硅酸盐1概念：硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。2物理性质：大多不溶于水，硅酸钠(Na2SiO3)可溶于水，其水溶液俗称水玻璃，是制硅胶和防火剂等的原料。3化学性质：（1）硅酸盐有很强的热稳定性，即能耐高温。（2）硅酸盐易跟酸发生反应由于硅酸是比碳酸还弱的酸，所以水玻璃易跟碳酸(CO2H2O)及更强的酸反应，生成难溶于水的硅酸，例如：化学方程式离子方程式Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3 Na2CO3SiO23CO2H2O=H2SiO3
2、CO23Na2SiO32CO22H2O=H2SiO32NaHCO3SiO232CO22H2O=H2SiO32HCO3Na2SiO32HCl=H2SiO3 2NaClSiO232H=H2SiO3提示：盛Na2SiO3的试剂瓶应密封，否则吸收空气中CO2和 H2O 会变质。（3）硅酸钠的耐热性：Na2SiO3能耐高温，不能燃烧。4硅酸盐组成的表示方法在自然界中硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分，约占地壳质量的5%，硅酸盐的种类多、结构复杂，通常用氧化物的形式表示其组成，如硅酸钠(Na2O?SiO2)、石棉(CaO?3MgO?4SiO2)、精品教案可编辑黏土的主要成分(Al2O3?2SiO2?2H2O)
3、。用氧化物的形式表示硅酸盐组成时，各氧化物的一般排列顺序为金属氧化物（较活泼金属的氧化物较不活泼金属的氧化物）二氧化硅水注意事项：氧化物之间以“?”隔开；计量数配置出现分数应化为整数。虽然我们采用氧化物的形式来表示硅酸盐的组成，但硅酸盐并不是由氧化物组成的，不是混合物，是纯净物，属于盐类。例如：钾长石KAlSi3O8不能写成12K2O?12Al2O3?3SiO2，应写成K2O?Al2O3?6SiO2。隐性考点二、无机非金属材料无机非金属材料包括了传统无机非金属材料和新型无机非金属材料两大类。传统无机非金属材料是指陶瓷、水泥、玻璃等硅酸盐产品；新型陶瓷如高温结构陶瓷、生物陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷
4、、超导陶瓷等。1传统的硅酸盐产品陶瓷、玻璃和水泥是构成现代生活要素的最重要的使用量最大的无机非金属材料，是具有优良性能的工业产品。下面简介一下三种硅酸盐产品。性质特征：性质稳定，熔点较高，大都难溶于水。主要原料：黏土（Al2O3?2SiO2?2H2O）、石英（SiO2）和长石（钾长石（KAlSi3O8）K2O?Al2O3?6SiO2或钠长石Na2O?Al2O3?6SiO2、高岭土 Al2Si2O5(OH)4 Al2O3?2SiO2?2H2O）。主要制品：玻璃、水泥、陶瓷、砖瓦、水玻璃（Na2SiO3的水溶液）等。水泥和玻璃的生产：水泥玻璃（普通）陶瓷原料石灰石、黏土纯碱、石灰石、石英黏土设备水
5、泥回转窑玻璃熔炉陶瓷窑反应复杂的物理化学变化Na2CO3+SiO2 高温Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2 高温CaSiO3+CO2精品教案可编辑主要成分3CaO?SiO22CaO?SiO23CaO?Al2O3Na2O?CaO?6SiO2特性水硬性（加石膏调节硬化速度）玻璃态物质（没有固定的熔点，在一定温度范围内软化）非晶体2具有特殊功能的含硅物质（1）碳化硅(SiC，俗称金刚砂)具有金刚石的结构，硬度很大，用作砂纸、砂轮的磨料。（2）硅钢：含4%硅的硅钢具有很高的导磁性，主要用作变压器铁芯。（3）硅橡胶：最好的既耐高温又耐低温的橡胶，在-60 250 仍能保持良好的弹性，用于制造火箭
6、、导弹、飞机的零件和绝缘材料等。（4）分子筛：具有均匀微孔结构的铝硅酸盐，主要用作吸附剂和催化剂。3新型陶瓷如高温结构陶瓷(工程陶瓷)、压电陶瓷、透明陶瓷和超导陶瓷等，都是人们在继承传统硅酸盐陶瓷的基础上发展创新，研制出的组成各异、性能独特的新型陶瓷。融合与应用例 1用氧化物的形式表示硅酸盐的组成，其中正确的是()A钙沸石Ca(Al2Si3O10)3H2O，表示为Al2O3 CaO 3SiO2 3H2OB镁橄榄石(Mg2SiO4)，表示为MgO 12SiO2C钾云母(K2Al6Si6H4O24)，表示为K2O 2H2O 3Al2O3 6SiO2D石棉 CaMg3Si4O12，表示为CaO 3M
7、gO 4SiO2【答案】D【解析】根据硅酸盐改写氧化物的要求可以判断，A 中 Al2O3和 CaO 的排列顺序有误，B 中化学计量数出现了12，C 正确的写法应为K2O 3Al2O3 6SiO2 2H2O，D 的写法完全符合上述要求。例 2高岭土的组成可表示为Al2Si2Ox(OH)y，其中x、y的数值分别是()精品教案可编辑A7、2 B5、4 C6、3 D3、6【答案】B扫描与历练【正误判断】(正确的打“”，错误的打“”)（每个判断2 分，共 40 分）（）1醋酸钠溶液中通入足量CO2：2CH3COO CO2H2O=2CH3COOH CO23(2010海南，10C)（）2向 NaAlO2溶液
8、中通入过量CO2：2AlO2CO23H2O=2Al(OH)3 CO23(2011 江苏，6D)（）3硅酸钠溶液应保存在带玻璃塞的试剂瓶中(2012海南，4B)（）4将足量 CO2通入含 K、SiO2 3、Cl、NO3溶液中，离子将不能大量共存(2011大纲全国卷，11A)（）5H、I、NO3、SiO23不能大量共存(2011广东，8A)（）6氢氟酸保存在玻璃瓶中（）7硅酸盐可以写成氧化物的形式，因此硅酸盐实际上是以氧化物的形式存在的（）8石英玻璃属于硅酸盐产品（）9水泥的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和 SiO2（）10 斜长石KAlSi3O8 的氧化物形式可表示为：K2O Al2O3
9、 6SiO2（）11 硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中（）12 陶瓷、玻璃、水泥都用到石灰石作原料（）13 玻璃是一种纯净物（）14 陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料（）15 木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧（）16 刚玉、红宝石、蓝宝石主要成分是氧化铝（）17 石英、硅石、水晶、珍珠、玛瑙主要成分都是SiO2（）18 甲烷比硅化氢稳定精品教案可编辑（）19 往水玻璃中通入少量二氧化碳的离子方程式为：Na2SiO3 H2OCO2=H2SiO3 2NaCO23（）20 下列 10 种物质中陶瓷水泥玻璃半导体材料氧化铝高温陶瓷氮化硅高温陶瓷光导纤维人造宝石人
10、造金刚石人造发光材料，属于新型无机非金属材料的是实训与超越【7+1 模式】一、单选（76 分=42 分）1材料与化学密切相关，表中对应关系错误的是()选项材料主要化学成分A刚玉、金刚石三氧化二铝B大理石、石灰石碳酸钙C普通水泥、普通玻璃硅酸盐D沙子、石英二氧化硅2硅是构成无机非金属材料的一种主要元素，下列有关硅的化合物的叙述错误的是()A氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，其化学式为Si3N4B碳化硅(SiC)的硬度大，熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承C光导纤维是一种新型无机非金属材料，其主要成分为SiO2D二氧化硅为立体网状结构，其晶体中硅原子和硅氧单键个数之比为123青石棉是一种致癌物
11、质，是鹿特丹公约中受限制的46 种化学品之一，其化学式为Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀硝酸溶液处理时，还原产物只有NO，下列说法不正确的是()A青石棉是一种硅酸盐材料B青石棉中含有一定量的石英晶体C青石棉的化学组成可表示为Na2O 3FeO Fe2O3 8SiO2H2OD1mol青石棉能使1molHNO3被还原精品教案可编辑4高温金属陶瓷广泛应用于火箭和导弹技术中。将铝粉、石墨和二氧化钛按一定比例混合均匀，涂在金属表面，在高温下煅烧：4Al 3TiO23C=2Al2O33TiC，留在金属表面的涂层是一种高温金属陶瓷。下列有关该反应说法正确的是()ATiO2是氧化剂，C、Al 是
12、还原剂BTiC 中钛元素为 4 价CTiC 不属于新型无机非金属材料D每生成1 mol TiC转移电子4 mol5四氯化硅还原法是当前制备较高纯度硅的一种方法，有关反应的化学方程式为：SiCl42H2=高温4HCl Si，下列说法不合理的是()A反应制得的硅可用于制造半导体材料B增大压强有利于加快上述反应的化学反应速率C四氯化硅可以由粗硅与氯气通过化合反应制得D混入少量空气对上述反应无影响6SiO2是一种化工原料，可以制备一系列物质(如下图所示)。下列说法错误的是()A图中所含反应都不属于氧化还原反应B纯净的二氧化硅和单晶硅都是信息产业的重要基础材料C用盐酸可除去石英砂(主要成分为SiO2)中
13、少量的碳酸钙D高炉炼铁时用石灰石将铁矿石中的脉石转化为易熔的炉渣7工业生产的生石灰中常混有二氧化硅和石灰石。现将生石灰样品溶于过量的盐酸中。然后在不断搅拌(必要时可以加热)的情况下，向反应混合溶液中逐滴加入氢氧化钠溶液至过量，如果纵坐标表示固体难溶物的质量(m)，横坐标表示所加入氢氧化钠溶液的体积(V)，则下列图示正确的是()精品教案可编辑二、填空（18 分）8【2009 浙江，28】单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质)，粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度450 500)，四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化
14、硅的装置示意图。相关信息如下：a四氯化硅遇水极易水解；b硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物；c有关物质的物理常数见下表：物质SiCl4BCl3AlCl3FeCl3PCl5沸点/57.712.8315熔点/70.0.107.2升华温度/180300162请回答下列问题：（1）写出装置A 中发生反应的离子方程式：。（2）装置 A 中 g 管的作用是；装置 C 中的试剂是；装置 E 中的 h 瓶需要冷却的理由是。（3）装置 E 中 h 瓶收集到的粗产物可通过精馏(类似多次蒸馏)得到高纯度四氯化硅，精馏后的残留物中，除铁元素外可能还含有的杂质元素是(填写元素符号)。（4）为了分析
15、残留物中铁元素的含量，先将残留物预处理，使铁元素还原成Fe2，再用 KMnO4标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定，反应的离子方程式为5Fe2MnO48H=5Fe3Mn2 4H2O。滴定前是否要滴加指示剂？(填“是”或“否”)，请说明理由：。精品教案可编辑某同学称取5.000 g残留物，经预处理后在容量瓶中配制成100 mL溶液，移取25.00 mL试样溶液，用1.000 10 2mol L1 KMnO4标准溶液滴定。达到滴定终点时，消耗标准溶液20.00 mL，则残留物中铁元素的质量分数是。考点三十五硅酸盐及无机非金属材料扫描与历练【正误判断】题号正误解析1醋酸钠溶液中通入足量CO2：CH3
16、COOCO2H2O=CH3COOH HCO3-2向 NaAlO2溶液中通入过量CO2：AlO2CO22H2O=2Al(OH)3 HCO3-3硅酸钠溶液应保存在带橡胶塞的试剂瓶中4略精品教案可编辑实训与超越【7+1 模式】题号答案解析1A金刚石是一种碳单质，所以A 项错。2DA 项，在氮化硅中N 元素为 3 价，Si 元素为 4 价，则化学式为 Si3N4，正确；D 项，在 SiO2晶体中，一个硅原子与周围 4 个氧原子形成4 个硅氧单键，错误。3B硅酸盐指的是硅、氧与其他化学元素(主要是铝、铁、钙、镁、钾、钠等)结合而成的化合物的总称，故青石棉是一种5略6氢氟酸能与二氧化硅反应，不能保存在玻璃
17、瓶中7硅酸盐结构复杂，为方便起见采用氧化物形式表示，并不是以氧化物形式存在的。8石英玻璃的成分为SiO2，不属于硅酸盐。9Na2SiO3、CaSiO3和 SiO2为玻璃的主要成分10略11硅酸钠是一种黏合剂，不能保存在磨口玻璃塞试剂瓶中。12玻璃、水泥都用石灰石作原料，而陶瓷主要原料为黏土。13玻璃的成分主要是SiO2和硅酸盐，它是混合物，无固定的熔、沸点14略15略16刚玉的主要成分是氧化铝，红宝石、蓝宝石是含少量不同金属氧化物的优质刚玉17石英、硅石、水晶、玛瑙主要成分都是SiO2，珍珠的主要成分是碳酸钙18非金属性越强，气态氢化物越稳定19Na2SiO3为可溶性盐，应该拆开写，并把前后的
18、Na去掉，SiO23 H2O CO2=CO23H2SiO320普通的硅酸盐材料也称为传统无机非金属材料。具有特殊结构和特殊性能精品教案可编辑硅酸盐产品；青石棉是一种纯净物，不可能含有一定量的石英晶体；1molNa2O3FeO Fe2O3 8SiO2 H2O 跟硝酸反应时，失去3mol电子，故能使1molHNO3被还原。4DA 项，根据化学方程式分析各元素化合价的变化情况，可知，Al 在反应中失电子，为还原剂，C 在反应中得电子，为氧化剂，TiO2中元素的价态没有变化，既不是氧化剂也不是还原剂；B 项，TiC 中钛元素为4 价；C 项 TiC 是新型无机非金属材料；D 项，根据价态变化与电子转移
19、的关系可知D 项正确。5D此反应可以制得较高纯度的硅，工业上用此反应制得的硅生产半导体。对有气体参加的化学反应，增大压强能提高其反应速率。反应中的四氯化硅是由粗硅与氯气通过化合反应制得的。如果反应中混入少量空气，制得的硅会和氧气发生反应生成 SiO2，使制得的不再是纯硅。6AA 项，由 SiO2制取单晶Si 的一系列反应都属于氧化还原反应，错误；B 项，SiO2可作光导纤维，单晶硅可作半导体材料，正确；C 项，盐酸与SiO2不反应，与CaCO3反应，正确；D 项，高炉炼铁中，存在反应：CaCO3=高温CaO CO2，SiO2 CaO=高温CaSiO3，CaSiO3作为炉渣除去，正确。7B生石灰
20、样品溶于过量盐酸后，溶液中的溶质为CaCl2和过量的 HCl。滴加 NaOH溶液时，NaOH首先与盐酸反应，所以开始时固体难溶物的质量不变，C、D 两选项排除；当酸耗完后，SiO2开始溶解，发生反应的离子方程式为SiO22OH-=SiO23H2O，SiO23Ca2+=CaSiO3，依据两个化学方程式的化学计量数关系可知溶解1 mol SiO2(60 g)时生成 1 mol难溶物 CaSiO3(116 g)，难溶物的质量增加。精品教案可编辑8（1）MnO2 4H 2Cl=Mn2 Cl2 2H2O（2）平衡气压浓H2SO4SiCl4沸点较低，用冷却液可得到液态SiCl4（3）Al、B、P（4）否M
21、nO4有色，故不需其他指示剂 4.48%依题中信息可知A 为 Cl2的发生装置，B、C 为 Cl2净化装置，D 中发生 2Cl2 Si=SiCl4，生成 SiCl4用 E收集，B 中为饱和食盐水将氯化氢气体除去，C 中应为浓 H2SO4除水，由 E中可知 SiCl4沸点较低，用冷却液可得到液态SiCl4；由题中信息粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质)，即可轻松完成(3)问。（4）因 MnO4本来有颜色，故不再需其他指示剂。由关系式5Fe2+MnO45 1n(Fe2)20.00 10-3 L 10-2 mol L 1可求出 25.00 mol 试样溶液中n(Fe2+)0.001 mol，所以残留物中铁元素的质量分数w(Fe)0.001 mol100 mL25.00 mL56 g mol15.00 g4.48%。