2022高考化学第4章非金属及其化合物第1节碳硅及无机非金属材料考点2硅酸硅酸盐无机非金属材料讲与练含解析

考点二　硅酸、硅酸盐、无机非金属材料李仕才1．硅酸硅酸难溶于水，其酸性比碳酸弱，硅酸不能(填“能”或“不能”)使紫色石蕊试液变红色。(1)硅酸不稳定，受热易分解：H2SiO3SiO2＋H2O。(2)硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH溶液反应的化学方程式为H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O。(3)硅酸在水中易聚合形成胶体，硅酸凝胶经干燥脱水后得到多孔的硅胶，有很强的吸水能力，常用作干燥剂。2．硅酸盐(1)概念：由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。(2)表示方法：硅酸盐矿物的成分复杂，常用氧化物的形式表示它们的组成，如硅酸钠(Na2SiO3)写成Na2O·SiO2，钾云母(KH2Al3Si3O12)写成K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O。(3)硅酸钠(Na2SiO3)。①白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称水玻璃，有黏性，水溶液显碱性。②与较强的酸反应，如与盐酸反应的化学方程式为Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓；与CO2水溶液反应的化学方程式为Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3。③用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。3．常见无机非金属材料(1)传统无机非金属材料。7\n(2)玻璃的生产。(3)特殊功能的含硅物质。①碳化硅具有金刚石结构，可用作磨料。②含硅元素4%的硅钢具有导磁性。③硅橡胶具有既耐高温又耐低温的性质。(4)新型无机非金属材料。如高温陶瓷、压电陶瓷、生物陶瓷、光导纤维等。判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)1．普通玻璃、石英玻璃、水泥、玛瑙都属于硅酸盐产品。(　×　)2．NaAlSi3O8写成氧化物的形式是Na2O·Al2O3·6SiO2。(　√　)3．氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料。(　√　)4．合成纤维与光导纤维都是新型无机非金属材料。(　×　)7\n5．Mg2＋、H＋、SiO、SO在水溶液中能大量共存。(　×　)6．水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂。(　√　)7．硅橡胶和陶瓷都是新型无机非金属材料。(　×　)8．传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分都是硅酸盐。(　×　)1．硅酸酸性比碳酸还弱，且是中学阶段唯一不溶于水的酸，可用作推断题题眼。2．硅酸盐大多难溶于水，常见可溶性硅酸盐是硅酸钠，其水溶液称为泡花碱或水玻璃，但却是盐溶液。3．氧化物形式只表示硅酸盐的组成而不表示其结构，切不可认为硅酸盐是由氧化物混合而成的。一、硅酸和硅酸盐的性质及用途1．下列有关硅及其化合物的说法中正确的是(　　)A．硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠溶液可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中B．反应①Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓，反应②Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，两反应是相互矛盾的，不可能都能发生C．普通玻璃、石英玻璃、水泥等均属于硅酸盐材料D．祖母绿的主要成分为Be3Al2Si6O18，用氧化物形式表示为3BeO·Al2O3·6SiO2解析：硅酸钠溶液有黏结性，故Na2SiO3溶液不能保存在磨口玻璃塞试剂瓶中，A项错误；B项中反应②是在高温下进行的反应，CO2为气体，可使平衡正移，促使反应能够进行，B项错误；石英玻璃不属于硅酸盐材料，C项错误。答案：D7\n2．下列说法正确的是(　　)A．水泥、玻璃、青花瓷、水晶、玛瑙都属于硅酸盐工业产品B．二氧化碳通入水玻璃可以得到原硅酸C．因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以硅酸酸性比碳酸强D．2MgO·SiO2中的酸根阴离子为SiO解析：A中水晶、玛瑙不是硅酸盐工业产品；C中只能得出在高温的条件下硅酸钠比碳酸钠稳定的结论，D中酸根阴离子应为SiO。答案：B3．将足量CO2气体通入水玻璃(Na2SiO3溶液)中，然后加热蒸干，再在高温下充分灼烧，最后所得的固体物质是(　　)A．Na2SiO3B．Na2CO3、Na2SiO3C．Na2CO3、SiO2D．SiO2解析：分析题述过程中发生的化学反应：H2O＋CO2＋Na2SiO3===H2SiO3↓＋Na2CO3，Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3，H2SiO3SiO2＋H2O,2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑，且Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，因此最后所得的固体物质中只有Na2SiO3。答案：A二、无机非金属材料4．下列哪些材料是新型无机非金属材料(　　)①氧化铝陶瓷　②氮化硅陶瓷　③碳化硅陶瓷　④氮化铝陶瓷　⑤氮化钛陶瓷　⑥硅化硼陶瓷　⑦二硅化铜陶瓷A．①②③B．①③④⑤C．①⑤⑥D．全部解析：新型无机非金属材料继承传统无机非金属材料的许多优点，克服某些弱点。如半导体材料、超硬耐高温材料、发光材料等都称为新型无机非金属材料。答案：D5．下列有关玻璃的说法不正确的是(　　)A．制普通玻璃的原料主要是纯碱、石灰石和石英B．玻璃在加热熔化时有固定的熔点C．普通玻璃的主要成分是硅酸钠、硅酸钙D．盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，是为了防止烧碱跟SiO2反应生成硅酸钠而使瓶塞与瓶口粘在一起解析：玻璃的主要成分可用Na2O·CaO·6SiO27\n表示，属于玻璃态物质，是混合物，没有固定的熔、沸点，B错误；玻璃中的SiO2与烧碱反应生成易溶于水的硅酸钠，硅酸钠是无机黏合剂，会将玻璃塞与瓶口粘在一起而不易打开，D正确。答案：B6．材料与化学密切相关，表中对应关系错误的是(　　)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、石英二氧化硅解析：A项，刚玉的主要化学成分为三氧化二铝，而金刚石的主要化学成分为碳。答案：A7．氮化硅是一种重要的高温结构陶瓷，为立体网状结构的晶体，属于超硬物质，本身具有润滑性，并且耐磨损，抗腐蚀能力强，高温时抗氧化。人们常常利用它来制造轴承、汽轮机叶片、机械密封环、永久性模具等机械构件。(1)下列有关该陶瓷的说法中正确的是________(填字母，下同)。A．氮化硅的分子式为Si3N4B．该陶瓷虽耐高温，但抗震性差、易断裂C．该陶瓷在高温时，易与氧气反应D．氮化硅陶瓷制成的机械部件一般不需要润滑剂(2)氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，但遇上氢氟酸会发生反应：Si3N4＋HF＋H2O―→H2SiO3＋NH4F。下列有关说法中正确的是______。A．该反应为氧化还原反应B．该反应配平后的化学计量数依次为1、4、9、3、4C．氢氟酸是一种超强酸D．Si3N4为共价化合物，NH4F为离子化合物(3)氮化硅可由硅的氯化物与氨气在一定条件下反应得到，试写出该反应的化学方程式：________________________。解析：(1)氮化硅为立体网状结构的晶体，不存在单个分子，Si3N4不是其分子式，而是化学式，A错误；由氮化硅是高温结构陶瓷、抗氧化、有润滑性可知B、C错误，D正确。(2)Si3N4与HF反应，无元素化合价的变化，A项错误；氢氟酸是一种弱酸，C项错误。(3)硅的氯化物为SiCl4，根据题意可知化学方程式为3SiCl4＋4NH3Si3N4＋12HCl。答案：(1)D　(2)BD7\n(3)3SiCl4＋4NH3Si3N4＋12HCl硅酸盐改写成氧化物形式的方法(1)氧化物的书写顺序：活泼金属氧化物―→较活泼金属氧化物―→二氧化硅―→水。(2)氧化物前计量数的配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置计量数，且不同氧化物间以“·”隔开。(3)当计量数配置出现分数时应化为整数。如正长石：KAlSi3O8不能写成K2O·Al2O3·3SiO2，应写成K2O·Al2O3·6SiO2。(4)实例高岭土(Al2Si2O7·2H2O)⇒Al2O3·2SiO2·2H2O石棉(CaMg3Si4O12)⇒CaO·3MgO·4SiO2沸石(Na2Al2Si3O10·2H2O)⇒Na2O·Al2O3·3SiO2·2H2O云母(KAl3Si3O11·H2O)⇒K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O1．月球的矿产资源极为丰富，仅月球表面5cm厚的沙土就含有铁单质上亿吨，月球上的主要矿物有辉石(CaMgSi2O6)、斜长石(KAlSi3O8)等，下列说法或分析错误的是(　　)A．CaMgSi2O6、KAlSi3O8是化学式，表示矿物的组成元素及其原子个数比B．月球上有大量游离态铁是因为月球上铁的活动性比地球上弱C．从辉石的组成来看，它可被看作含有CaSiO3和MgSiO3两种盐D．斜长石的氧化物形式可表示为K2O·Al2O3·6SiO2解析：CaMgSi2O6、KAlSi3O8是物质的化学式，只表示矿物的组成元素及其原子个数比，A项正确；铁单质的活动性是固定不变的，与所在的地点、位置无关，B项错误；复盐是含有一种酸根离子、多种金属阳离子的盐，从辉石的组成来看，含有硅酸根离子、镁离子、钙离子，所以它可被看作由CaSiO3和MgSiO3两种盐组成，C项正确；按照物质的组成形式，斜长石的氧化物形式可表示为K2O·Al2O3·6SiO2，D项正确。答案：B2．青石棉是一种致癌物质，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HNO3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7\nC．青石棉的化学组成可表示为Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2OD．1mol青石棉能使1molHNO3被还原解析：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；1molNa2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O跟硝酸反应时，失去3mol电子，故能使1molHNO3被还原。答案：B3．和田玉在我国至少有7000年的历史，也称为软玉，是我国玉文化的主体。和田玉是一种具有链状结构的含水钙镁硅酸盐，某种和田玉的化学成分为Ca2Mg3Fe2(Si4O11)2(OH)2，下列有关叙述正确的是(　　)A．其化学式改写为氧化物的形式为2CaO·3MgO·Fe2O3·8SiO2·H2OB．它能够抵抗任何酸碱的腐蚀C．其中铁元素的化合价为＋3D．其中铁元素的化合价为＋2解析：假设和田玉中铁元素的化合价为＋x，根据化合物中各元素的正、负化合价的代数和为零，可得：(＋2)×2＋(＋2)×3＋(＋x)×2＋(＋4)×8＋(－2)×22＋(－1)×2＝0，即x＝2，所以将其化学式改写为氧化物的形式为2CaO·3MgO·2FeO·8SiO2·H2O。硅酸盐一般耐酸碱的腐蚀，但不是所有的酸碱都不能腐蚀它，如氢氟酸可以和其中的硅反应生成SiF4气体，浓硝酸可以将其中所含的Fe2＋氧化成Fe3＋。答案：D7