2020高考化学大一轮复习 第四章 非金属及其化合物 第1节 考点2 硅酸、硅酸盐及无机非金属材料课

非金属及其化合物第四章第一节无机非金属材料的主角——硅考点2硅酸、硅酸盐及无机非金属材料栏目导航01夯实考点03真题体验·直击高考02考点突破04配套训练夯实考点11．硅酸【知识梳理】【答案】难碳酸Na2CO3＋H2SiO3↓H2SiO3=====△SiO2＋H2ONa2SiO3＋2HCl===H2SiO3↓＋2NaCl2．硅酸盐(1)概念：_________________________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，多用氧化物的形式表示它们的组成，如硅酸钠(Na2SiO3)可写成___________________，石棉(CaMg3Si4O12)可表示为_____________________________。由硅、氧和金属元素组成Na2O·SiO2CaO·3MgO·4SiO2(3)硅酸钠(Na2SiO3)：①白色，可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称________，有黏性，水溶液显碱性。②它能与酸性较硅酸强的酸反应(写化学方程式)：与盐酸反应：_________________________________________________。与CO2水溶液反应：___________________________________________。③用途：常用于制作黏合剂、防腐剂和耐火材料。水玻璃Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓3．常见无机非金属材料(1)传统无机非金属材料。①常见硅酸盐材料(如下表)。②玻璃生产中的两个重要反应：____________________________________；____________________________________________。硅酸盐材料水泥玻璃陶瓷生产原料石灰石、黏土______、______、石英黏土主要设备水泥回转窑玻璃熔窑陶瓷窑纯碱石灰石Na2CO3＋SiO2=====高温Na2SiO3＋CO2↑CaCO3＋SiO2=====高温CaSiO3＋CO2↑(2)新型无机非金属材料。①高温结构陶瓷：如氮化硅陶瓷具有较高的硬度和耐磨性、较强的抗化学腐蚀性和电绝缘性等。②生物陶瓷：对机体无排斥反应，不会引起代谢作用异常。③压电陶瓷：具有压电效应。1．判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。(1)玻璃是一种晶体，有较高的熔点()(2)水玻璃是一种玻璃，泡花碱属于碱()(3)向硅酸钠溶液中通入适量CO2，出现白色沉淀，证明碳元素的非金属性强于硅元素()(4)硅酸钠溶液应保存在带玻璃塞的试剂瓶中()(5)合成纤维和光导纤维、氮化硅陶瓷都是新型无机非金属材料()【思维深化】(6)Si→SiO2→H2SiO3均能一步转化()(7)NaAlSi3O8写成氧化物的形式是Na2O·Al2O3·6SiO2()(8)水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂()【答案】(1)×(2)×(3)√(4)×(5)×(6)×(7)√(8)√2．由以下两个反应：SiO2＋Na2CO3=====高温Na2SiO3＋CO2↑，SiO2＋CaCO3=====高温CaSiO3＋CO2↑，能说明H2SiO3的酸性比碳酸强吗？为什么？【答案】不能；此反应中生成的CO2气体脱离反应体系有利于反应向右进行，与其氧化物对应酸的酸性强弱无关；强酸制弱酸的规律一般适用于在溶液中发生的反应。3．实验室中要熔化烧碱固体，现有三种坩埚：石英坩埚、陶瓷坩埚、铁坩埚。你认为选哪一种？【答案】选择铁坩埚。因为铁不与烧碱反应，而石英坩埚、陶瓷坩埚中都含有SiO2，高温下能与NaOH反应使得坩埚受损。考点突破21．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1∶2【答案】D【解析】二氧化硅晶体中，1个Si原子连接4个O原子，1个O原子连接2个Si原子，晶体中Si原子与Si—O键个数之比为1∶4。硅酸、硅酸盐的性质及用途★★★★【答案】D2．(2018·河南开封模拟)下列有关硅及其化合物的说法正确的是()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＋SiO2=====高温Na2SiO3＋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】硅酸钠溶液呈碱性且具有黏合性，会将瓶口和瓶塞粘在一起，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，气体逸出可使平衡正向移动，促使反应能够发生，B项错误；石英玻璃不属于硅酸盐材料，C项错误。硅单质及其化合物常见易错点(1)用作半导体材料及计算机芯片的成分的是晶体硅而不是SiO2，用于制作光导纤维的是SiO2而不是晶体硅。(2)水晶、石英、玛瑙、硅石、沙子等主要成分是SiO2，而不是硅酸盐。(3)传统无机非金属材料(陶瓷、水泥、普通玻璃)的主要成分是硅酸盐。3．(2017·广东湛江模拟)月球的矿产资源极为丰富，仅月球表层5cm厚的沙土就含铁单质上亿吨，月球上的主要矿物有辉石CaMgSi2O6、斜长石KAlSi3O8和橄榄石(Mg或Fe)2SiO4等。下列说法或分析不正确的是()A．辉石、斜长石及橄榄石均属于硅酸盐矿B．斜长石的氧化物形式可表示为K2O·Al2O3·3SiO2C．月球表层沙土中有游离态铁是因为月球的表面几乎没有氧气D．橄榄石中铁为＋2价【答案】B硅酸盐的表示方法★★★★【解析】辉石[CaMgSi2O6]、斜长石[KAlSi3O8]和橄榄石[(Mg或Fe)2SiO4]的成分均属于硅酸盐类，均属于硅酸盐矿，A项正确；硅酸盐用氧化物表示的方法：先写活泼金属氧化物，然后是不活泼的金属氧化物，再是非金属氧化物二氧化硅，最后是水，所以斜长石用氧化物形式可表示为K2O·Al2O3·6SiO2，B项错误；月球上有游离态铁是因为月球环境中没有氧化金属铁的物质或者条件，所以月球的表面几乎没有氧气，C项正确；橄榄石中，硅元素化合价是＋4价，氧元素化合价是－2价，所以铁元素化合价是＋2价，D项正确。4．(2019·湖北恩施周测)青石棉是世界卫生组织确认的一种致癌物质，是《鹿特丹公约》中受限制的46种化学品之一。青石棉的化学式为Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀硝酸处理时，还原产物只有NO。下列说法正确的是()A．青石棉是一种易燃品且易溶于水B．青石棉的化学组成用氧化物的形式可表示为Na2O·FeO·2Fe2O3·8SiO2·H2OC．1molNa2Fe5Si8O22(OH)2与足量的硝酸作用，至少需消耗6L3mol·L－1的HNO3溶液D．1molNa2Fe5Si8O22(OH)2与足量氢氟酸作用，至少需消耗5.5L2mol·L－1的HF溶液【答案】C【解析】根据青石棉的组成可知，该物质属于硅酸盐，不是一种易燃品且难溶于水，A项不正确；根据氧原子守恒可知应该是Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O，B项不正确；根据组成可知和硝酸作用生成2mol硝酸钠、5mol硝酸铁和1molNO，因此需要硝酸的物质的量是18mol，C项正确；和氢氟酸反应生成SiF4、NaF，物质的量分别是8mol和2mol，所以需要HF的物质的量是34mol，D项不正确。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12K2O·12Al2O3·3SiO2，应写成K2O·Al2O3·6SiO2。5．(2017·河南天一第二次联考)下表各组物质之间通过一步反应，就可实现右图所示的物质间转化的是()碳、硅及其化合物之间的转化★★★★选项XYZASiNa2SiO3H2SiO3BNaClNaHCO3Na2CO3CCuCu(NO3)2CuCl2DFeFe(OH)3FeCl3【答案】B【解析】H2SiO3无法通过一步反应转化为Si，A项错误；NaCl与CO2、NH3、H2O作用可得到NaHCO3，Na2CO3与NaHCO3之间可以相互转化，Na2CO3与盐酸反应可得到NaCl，B项正确；Cu(NO3)2无法通过一步反应转化为CuCl2，C项错误；Fe无法通过一步反应转化为Fe(OH)3，D项错误。6．(2018·山东烟台模拟)SiO2是一种化工原料，可以制备一系列物质(如图所示)。下列说法错误的是()A．高炉炼铁时，加入石灰石将铁矿石中的脉石(主要成分为SiO2)转化为易熔的炉渣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)中少量的碳酸钙D．图中所含反应都不属于氧化还原反应【答案】D【解析】CaCO3＋SiO2=====高温CaSiO3＋CO2↑，CaSiO3的熔点低于SiO2的熔点，A项正确；光导纤维的成分是二氧化硅，半导体、芯片的成分是单质硅，纯净的二氧化硅和单晶硅都是信息产业的重要基础材料，B项正确；碳酸钙溶于盐酸生成氯化钙、水和二氧化碳，二氧化硅和盐酸不反应，可以用盐酸除去石英砂(主要成分为SiO2)中少量的碳酸钙，C项正确；图中粗硅的制取和提纯涉及的三个反应都是氧化还原反应，D项错误。