一、硅酸及其鹽1.硅酸難溶于水,酸性比H2CO3的弱,受熱或在干燥空氣中易分解,化學(xué)方程式為H2SiO3 SiO2+H2O。2.硅酸鈉(Na2SiO3)其水溶液俗稱(chēng)水玻璃,有黏性,所以盛NaOH溶液及Na2SiO3溶液的試劑瓶不能用磨口玻璃塞。3.硅酸鹽(1)性質(zhì):硅酸鹽性質(zhì)穩(wěn)定,熔點(diǎn)較高,大都難溶于水。(2)表示方法。硅酸鹽的種類(lèi)很多,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,無(wú)論是天然的還是人工制成的硅酸鹽,其組成的表示方法有兩種。
①化學(xué)式法:一般用于組成較簡(jiǎn)單的硅酸鹽。如:硅酸鈉Na2SiO3;硅酸鈣CaSiO3。②氧化物法:常用的表示方法。如:鎂橄欖石(Mg2SiO4)　2MgO·SiO2正長(zhǎng)石(2KAlSi3O8)　K2O·Al2O3·6SiO2說(shuō)明:用氧化物的形式表示硅酸鹽的組成時(shí),各氧化物的排列順序?yàn)?較活潑金屬氧化物→較不活潑金屬氧化物→二氧化硅→水用氧化物的形式表示下列硅酸鹽:Na2SiO3　Na2O·SiO2、黏土:Al2Si2O7·2H2O　Al2O3·2SiO2·2H2O。
二、無(wú)機(jī)非金屬材料1.傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)非金屬材料——硅酸鹽產(chǎn)品(1)玻璃和水泥。
(2)陶瓷。①生產(chǎn)原料:黏土(主要成分是氧化鋁、二氧化硅和水等,其組成可用xAl2O3·ySiO2·zH2O來(lái)表示)。②重要性質(zhì):耐酸堿侵蝕。
2.新型無(wú)機(jī)非金屬材料
1.下列關(guān)于硅酸的說(shuō)法正確的是(　　)A.硅酸可以由二氧化硅和水通過(guò)化合反應(yīng)直接制得B.利用強(qiáng)酸制弱酸的原理可由鹽酸制取硅酸C.因?yàn)楣杷犭y溶于水,所以它不能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)D.硅酸穩(wěn)定性較強(qiáng),受熱不易分解解析：SiO2不能與水發(fā)生反應(yīng),A項(xiàng)錯(cuò)誤;SiO2能與NaOH溶液反應(yīng)生成Na2SiO3和H2O,C項(xiàng)錯(cuò)誤;H2SiO3受熱可分解生成SiO2和H2O, D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：B
2.下列關(guān)于硅單質(zhì)及其化合物的說(shuō)法正確的是(　　)①硅是構(gòu)成一些巖石和礦物的基本元素②水泥、玻璃、水晶飾物都是硅酸鹽制品③高純度的硅單質(zhì)廣泛用于制作光導(dǎo)纖維④陶瓷是人類(lèi)應(yīng)用很早的硅酸鹽材料A.①②B.②③C.①④D.③④解析：硅的氧化物及硅酸鹽占地殼質(zhì)量的90%以上,故硅是構(gòu)成巖石和礦物的基本元素,陶瓷是人類(lèi)應(yīng)用很早的硅酸鹽材料,①④正確;②中水晶的主要成分是SiO2,不是硅酸鹽制品,③中光導(dǎo)纖維的原料是SiO2而不是硅,②③錯(cuò)誤。答案：C
硅酸鹽的性質(zhì)及表示方法
(1)浸過(guò)蒸餾水的濾紙條,在酒精燈加熱灼燒后有什么現(xiàn)象?從中你得到什么啟示?(2)浸泡過(guò)Na2SiO3溶液的濾紙條,在酒精燈上灼燒有什么現(xiàn)象?從中你得到什么啟示?
探究提示(1)當(dāng)水分蒸發(fā)后濾紙條燃燒起來(lái)。水浸過(guò)的濾紙條不防火。(2)濾紙條不燃燒。用Na2SiO3溶液浸泡物質(zhì)可以防火。
1.硅酸鹽是由硅、氧和金屬元素組成的化合物的總稱(chēng),是一大類(lèi)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的固態(tài)物質(zhì),大多不溶于水,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。2.硅酸鹽組成的表示方法硅酸鹽礦物的種類(lèi)很多,結(jié)構(gòu)也很復(fù)雜,為便于記憶,通常用二氧化硅和金屬氧化物的形式來(lái)表示其組成。其通式為:aMxOy·bSiO2·cH2O。當(dāng)金屬有多種時(shí),先寫(xiě)活潑金屬的氧化物,后寫(xiě)較不活潑金屬的氧化物,按K2O、Na2O、CaO、MgO、Al2O3等順序排列;各氧化物化學(xué)式之間用“·”隔開(kāi);各化學(xué)式前的計(jì)量數(shù)只能取整數(shù);寫(xiě)成氧化物后,原化學(xué)式中各元素的原子個(gè)數(shù)比應(yīng)保持不變。
硅酸鈉Na2SiO3　　　　　　Na2O·SiO2鉀長(zhǎng)石K2Al2Si6O16 K2O·Al2O3·6SiO2黏土(Al2Si2O5)(OH)4Al2O3·2SiO2·2H2O鈣沸石Ca(Al2Si3O10)·3H2OCaO·Al2O3·3SiO2·3H2O值得注意的是硅酸鹽并不是由氧化物組成的。
【例題1】 青石棉是一種致癌物質(zhì),是《鹿特丹公約》中受限制的46種化學(xué)品之一,其化學(xué)式為Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀硝酸處理時(shí),還原產(chǎn)物只有NO,下列說(shuō)法不正確的是(　　)A.青石棉是一種硅酸鹽產(chǎn)品B.青石棉中含有一定量的石英晶體C.青石棉的化學(xué)組成可表示為Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2OD.1 ml青石棉能使1 ml HNO3被還原
解析：硅酸鹽指的是硅、氧與其他化學(xué)元素(主要是鋁、鐵、鈣、鎂、鉀、鈉等)結(jié)合而成的化合物的總稱(chēng),青石棉是一種硅酸鹽產(chǎn)品,故A項(xiàng)正確;青石棉是一種純凈物,不可能含有一定量的石英晶體,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;青石棉的化學(xué)組成可表示為Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O,故C項(xiàng)正確;1 ml Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O跟足量硝酸反應(yīng)時(shí),失去3 ml電子,而還原產(chǎn)物只有NO,故能使1 ml HNO3被還原,故D正確。答案：B
跟蹤訓(xùn)練1下列關(guān)于水玻璃的性質(zhì)和用途的敘述中不正確的是(　　)A.水玻璃是一種礦物膠,既不燃燒也不易腐蝕B.在建筑工業(yè)上可以作黏合劑、耐酸水泥摻料C.木材、織物浸過(guò)水玻璃后具有防腐性且不易燃燒D.水玻璃的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,在空氣中不易變質(zhì)解析:Na2SiO3的水溶液叫水玻璃,是一種礦物膠,通常用作耐火材料。硅酸的酸性比碳酸的弱,所以硅酸鈉溶液在空氣中容易變質(zhì)生成硅酸,在空氣中發(fā)生反應(yīng):Na2SiO3+CO2+H2O==H2SiO3↓+Na2CO3,故D項(xiàng)不正確。答案:D
秦陵兵馬俑中所用顏料成分一直是個(gè)謎,近年來(lái)科學(xué)家才得知大多為硅酸鹽,如藍(lán)紫色的硅酸銅鋇。這些顏料為什么能夠長(zhǎng)久存在?探究提示這些顏料之所以能夠長(zhǎng)久存在,是因?yàn)樗鼈冸y溶于水,且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。
1.重要的硅酸鹽產(chǎn)品水泥、玻璃、陶瓷的比較
2.傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料與新型無(wú)機(jī)非金屬材料的對(duì)比
【例題2】 下列有關(guān)硅材料的說(shuō)法不正確的是(　　)A.碳化硅化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,可用于生產(chǎn)耐高溫陶瓷B.氮化硅硬度大、熔點(diǎn)高,可用于制作高溫陶瓷和軸承C.高純度的二氧化硅可用于制造高性能通信材料——光導(dǎo)纖維D.普通玻璃是由純堿、石灰石和石英砂制成的,其熔點(diǎn)很高解析:普通玻璃為Na2SiO3、CaSiO3和SiO2的混合物,沒(méi)有固定的熔點(diǎn)。答案:D
跟蹤訓(xùn)練2熔融氫氧化鈉應(yīng)選用的器皿是(　　)A.陶瓷坩堝B.石英坩堝C.普通玻璃坩堝D.生鐵坩堝
解析：陶瓷的主要成分中含有SiO2,石英的成分就是SiO2,玻璃的主要成分中也含有SiO2,而SiO2在高溫下可以與NaOH發(fā)生如下反應(yīng):SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O,所以A項(xiàng)、B項(xiàng)、C項(xiàng)的器皿都不能選用,只能選用生鐵坩堝。
1.下列說(shuō)法中不正確的是(　　)A.制取水泥和玻璃的原料都含有石灰石B.普通玻璃與鋼化玻璃的化學(xué)成分相同C.氧化鋁陶瓷可用來(lái)制作壓電地震儀D.高溫結(jié)構(gòu)陶瓷屬新型無(wú)機(jī)非金屬材料解析：制造水泥的主要原料是石灰石和黏土,制造玻璃的主要原料是石灰石、純堿和石英,兩者都用到了石灰石;鋼化玻璃是把普通玻璃放入電爐里加熱,使它軟化,然后急速冷卻而制成的,因此其化學(xué)成分與普通玻璃相同,只是機(jī)械強(qiáng)度是普通玻璃的4~6倍,不易破碎等;氧化鋁陶瓷屬生物陶瓷,主要用于制造人工器官,如假牙、關(guān)節(jié)等,壓電陶瓷用于制作壓電地震儀。答案：C
2.下列物質(zhì)中的主要成分不是硅酸鹽的是(　　)A.玻璃B.陶瓷C.石英D.水泥解析：玻璃中的主要成分是硅酸鈉、硅酸鈣等,故A項(xiàng)不符合題意;陶瓷中的主要成分也是硅酸鹽,故B項(xiàng)不符合題意;石英中的主要成分是二氧化硅,不是硅酸鹽,故C項(xiàng)符合題意;水泥中的主要成分是硅酸三鈣、硅酸二鈣和鋁酸三鈣,故D項(xiàng)不符合題意。答案：C
3.下列有關(guān)硅及其化合物的描述不正確的是(　　)A.SiO2可用于制造光導(dǎo)纖維B.H2SiO3可以用二氧化硅和水反應(yīng)制得C.普通玻璃是以純堿、石灰石和石英為原料制成的D.盛裝NaOH溶液的試劑瓶不用玻璃塞是因?yàn)椴ＡcNaOH溶液反應(yīng)解析：SiO2可用于制造光導(dǎo)纖維,A項(xiàng)正確;二氧化硅不溶于水,也不能與水反應(yīng)生成硅酸,B項(xiàng)錯(cuò)誤;普通玻璃是以純堿、石灰石和石英為原料制成的,C項(xiàng)正確;盛裝NaOH溶液的試劑瓶不用玻璃塞是因?yàn)椴Ａ芘cNaOH溶液反應(yīng)生成黏性很強(qiáng)的硅酸鈉,D項(xiàng)正確。答案：B
4.綠泥石的組成可表示為Al4Si4Ox(OH)y,其中x、y分別為(　　)A.10　8 B.7　10 C.8　10 D.9　7
5.石棉污染會(huì)使吸入石棉纖維者易患肺癌。(1)某種石棉的化學(xué)式為Na2Fe5Si8H2O24,寫(xiě)成氧化物的形式的化學(xué)式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?(2)三硅酸鎂是一種胃病患者常用的抗酸劑。試寫(xiě)出三硅酸鎂(Mg2Si3O8·nH2O)與胃酸(主要成分為鹽酸)反應(yīng)的化學(xué)方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?

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第1節(jié) 硅 無(wú)機(jī)非金屬材料

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