2019-2020年高中化学 专题三 第三单元《从矿物到基础材料》第2课时基础梳理及例题解析 苏教版必修1.doc

2019-2020年高中化学 专题三 第三单元从矿物到基础材料第2课时基础梳理及例题解析 苏教版必修11、硅的存在：（1）在地壳中的含量仅次于氧，居于第二位；（2）在自然界中没有游离态的硅，只有以化合态态存在的硅。如硅酸钠、二氧化硅等；（3）化合态的硅广泛存在于地壳的各种矿物和岩石里，是构成矿物和岩石的主要成分。2、硅酸盐及其性质硅酸及其缩水结合而成的各种酸所对应的盐统称硅酸盐。（1）硅酸盐组成的表示方法化学式表示法：如：硅酸钠：Na2SiO3、硅酸钙：CaSiO3，此法用于组成简单的硅酸盐。氧化物表示法：硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分，种类很多，结构复杂，常用氧化物的形式来表示组成。其表示方式：活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水。例如：硅酸钠：Na2SiO3Na2OSiO2高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4Al2O32SiO22H2O（2）硅酸钠Na2SiO3是极少数可溶于水的硅酸盐的一种,其它可溶性的硅酸盐还有硅酸钾和硅酸铵。Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃,是建筑业中常用的一种黏合剂,也是一种矿物胶;用水玻璃浸泡过的木材、纺织品既耐磨又耐火。Na2SiO3溶液呈碱性,易吸收空气中的CO2生成白色硅酸沉淀,因此Na2SiO3溶液要密封保存。Na2SiO3固体俗称泡花碱，水溶液俗称水玻璃，是无色粘稠的液体，常作粘合剂、防腐剂、耐火材料。放置在空气中会变质，发生反应方程式为：Na2SiO3CO2H2O H2SiO3 Na2CO3。 3硅酸盐工业简介以含硅物质为原料，经加工制得硅酸盐产品的工业称硅酸盐工业。主要包括陶瓷工业、水泥工业和玻璃工业，其反应包含复杂的物理、化学变化。（1）水泥水泥的原料是黏土和石灰石，在水泥回转窑里高温煅烧后，再加入石膏，磨细。普通水泥的主要成分是硅酸三钙（3CaOSiO2）、硅酸二钙（2CaOSiO2）和铝酸三钙（3CaOAl2O3）等。（2）玻璃的原料是纯碱、石灰石和石英，普通玻璃的大致成分为Na2OCaO6SiO2。玻璃的种类有普通玻璃、钢化玻璃、石英玻璃、光学玻璃等等。玻璃没有固定的熔沸点。（3）比较水泥和玻璃的生产方法硅酸盐产品水泥玻璃主要设备水泥回转窑玻璃熔炉原料石灰石和粘土纯碱、石灰石、石英（过量）反应原理发生复杂的物理化学变化（不作要求）Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2CaCO3SiO2CaSiO3CO2主要成分3CaOSiO2； 3CaOSiO2；3CaOAl2O3Na2SiO3、CaSiO3、SiO2反应条件高温高温（4）陶瓷主要原料：粘土中国瓷都：景德镇陶都：宜兴例题解析例1三硅酸镁被用来治疗胃酸过多的胃溃疡，是因为该物质不溶于水，服用后能中和胃酸，作用持久。把三硅酸镁Mg2Si3O8nH2O改写成氧化物的形式为_，它中和胃酸（HCl）的化学方程式是_。思路分析：本题若直接写三硅酸镁与盐酸的反应，很多学生会感到无从入手或写错方程式。但若能将此硅酸盐改写成氧化物的形式，便可看出该反应可看作是判断碱性氧化物（MgO）、酸性氧化物（SiO2）能否与盐酸反应的问题。解题：2MgO3SiO2nH2O；2MgO3SiO2nH2O4HCl2MgCl23SiO2（n2）H2O。误区点拨：解题依据是：碱性氧化物与酸反应生成盐和水，酸性氧化物不与酸（盐酸）反应。例2矿泉水一般是由岩石风化后被地下水溶解其中可溶部分生成的此处所指的风化作用是指矿物与水和CO2同时作用的过程例如钾长石(KAlSi3O8)风化生成高岭土Al2Si2O5(OH)4，此反应的离子方程式为2KAlSi3O82H2CO39H2O2K2HCO34H4SiO4Al2Si2O5(OH)4。这个反应能够发生的原因是_。思路分析：分析反应前后的酸的酸性强弱，正反映了由较强的酸制取较弱的酸这一普遍规律亦即解释复杂的化学反应发生的原因应用的是极其简单的化学原理解题：碳酸的酸性比原硅酸强，由较强的酸可制得较弱的酸。基础训练一选择题（每小题有一个正确答案）1下列物质：氢氟酸；浓H2SO4；烧碱溶液；Na2CO3固体；氧化钙； 浓HNO3，其中在一定条件下能与SiO2反应的有 （ ）A. B.全部 C. D.2高岭土A12(Si2O5)(OH)4中SiO2的质量分数为 （ ） A46.5 B40 C23.3 D21.73能贮存在具有玻璃塞的磨口试剂瓶里的试剂是（ ）AHF溶液 BKOH溶液 C盐酸 D水玻璃4下列以制取水泥和玻璃的共同特点的叙述中，错误的是（ ）A生产所用设备相同 B反应都在高温的条件下进行C原料中均有石灰石 D都发生复杂的物理、化学变化5熔化烧碱应选用的坩埚是 （ ）A铁坩埚 B玻璃坩埚 C石英坩埚 D陶瓷坩埚6下列物质属于纯净物的是（ ）A.玻璃 B.水玻璃 C.二氧化硅 D.大理石7把过量的CO2通入下列溶液中，有白色沉淀产生的是 （ ）ANa2SiO3 BCaCl2 CNaOH DCa(OH) 2 8 分析某硅酸盐得如下结果：SiO2 45.7%、Al2O3 38.41%、K2O 12.1%、H2O 4. 42%，该盐的化学式为A.K2OAl2O32SiO22H2O B.K2OAl2O34SiO2H2O （ ）C.K2O2Al2O35SiO22H2O D.K2O3Al2O36SiO22H2O9下列有关碳和硅氧化物的说法中，正确的是 （ ）A二氧化硅的水溶液显酸性，所以，二氧化硅是酸性氧化物B二氧化碳通入水玻璃可得到原硅酸，说明碳酸的酸性比硅酸强C高温时二氧化硅与纯碱反应放了二氧化碳，所以硅酸的酸性比碳酸强D二氧化硅是酸性氧化物，因此，它不能溶于任何酸10有10 g不纯CaCO3样品与足量盐酸作用后生成4.44 g CO2，且溶液中残留难溶物质。则对于此样品中是否存在MgCO3 K2CO3 SiO2杂质的判断正确的是 （ ）A.肯定含，不含 B.肯定含，可能含C.肯定含，不含 D.肯定含，可能含二填空题11制造普通硅酸盐水泥的原料有 、 、 。制造普通玻璃的原料有 、 、 ，12在地壳内，深度每增加1千米，压力大约增加2525030300 kPa，在这样的压力下，较简单的硅酸盐会转化为复杂的硅酸盐已知：钙长石、镁橄榄石、石榴子石的化学式分别是：CaAl2Si2O8；Mg2SiO4；CaMg2Al2Si3O12(1) 用氧化物形式表示的化学式分别为：钙长石_，镁橄榄石_，石榴子石_(2) 写出钙长石和镁橄榄石转化为石榴子石的化学方程式： 。13古希腊流传这样一个传奇故事：一批贩运纯碱的商船停泊在江边的沙岸部，商人们找不到石头来搭灶煮饭，就把船上的大块纯碱搬来，放在沙地上垫锅做饭，饭熟后商人们惊奇地发现“灶”变成了晶莹透明的固体。你认为这种固体可能是_，其主要成分是_。14实验室里盛放碱液的试剂瓶瓶塞不能用玻璃塞，是因为 。检验生石灰里含有石英和石灰石的方法是 。15要制造1020kg钾玻璃(组成K2OCaO6SiO2)，需要K2CO3_kg，CaCO3_kg，SiO2_kg。16氮化硅Si3N4是一种非氧化物高温陶瓷结构材料，具有高硬度、高强度、耐腐蚀等特性，其超强的拉弯强度达到8104 Ncm210104 Ncm2，而且在1200高温下也不会下降。用氮化硅陶瓷制成的内燃机不需冷却装置，可节约燃料30左右，热功转换效率提高到4050。粉末状的Si3N4，可以由SiCl4的蒸气和氨气的混合物反应制取。粉末状的Si3N4对空气和水都不稳定。但是将粉末状的Si3N4和适量的MgO在2301.01105Pa和185的密闭容器中热处理，可以制得结构十分紧密而且对空气和水都十分稳定的高温结构材料。(1)写出由SiCl4和NH3反应制备Si3N4的化学方程式：_。(2)分别写出Si3N4与H2O反应的化学方程式：_。(3)试思考说明为什么结构紧密的Si3N4，不再受H2O、O2的侵蚀?答：_。17有A、B、C三种不溶于水的固体物质。其中A为黑色能导电的固体。A在氧气中充分燃烧时，只得到一种无色气体D，在同温同压下D对氧气的相对密度为1.375。固体B可溶于热的NaOH溶液得到溶液E，往E中通入过量D，可得白色胶状沉淀。固体B与石灰石、纯碱按质量比为18：5：5.3混合后熔融得到C，C为玻璃态物质。试确定：(1)写出A、B、C、D各物质的名称。(2)求C的氧化物的组成式。一选择题1C2A3C4A5A6C7A8D9B10B二填空题11石灰石 黏土 石膏 纯碱 石灰石 石英12(1)CaOAl2O32SiO22MgOSiO2CaO2MgOAl2O33SiO2(2)CaAl2SiO8Mg2SiO4=CaMg2Al2Si3O1213玻璃；Na2SiO3 和SiO214碱液可腐蚀玻璃；加足量盐酸，有不溶物存在及有气体放出，则有石英和石灰石15276，200，72016(1)3SiCl4+4NH3= Si3N4+12HCl (2) Si3N4+6H2O=3SiO2+4NH3 Si3N4+3O2=3SiO2+2N2 (3)固体Si3N4表面与空气中的氧气反应，生成稳定的二氧化硅，从而形成了二氧化硅的保护层、防止内部的Si3N4继续与空气和水接触而被侵蚀。17(1)A：石墨 B：二氧化硅 C：玻璃 D：二氧化碳 (2)Na2OCaO6SiO2第二课时 二氧化硅与信息材料基础梳理1二氧化硅的性质（1）物理性质：二氧化硅是一种熔点高，硬度大，不溶于水的固体。（2）化学性质：具有弱氧化性：SiO22CSi2CO具有酸性氧化物的通性：SiO2是一种酸性氧化物，是H2SiO3的酸酐。CaOSiO2CaSiO3（炼铁中除炉渣）SiO22NaOHNa2SiO3H2O（盛放碱性溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，常用橡皮塞）与某些盐的反应：Na2CO3SiO2 Na2SiO3CO2CaCO3SiO2CaSiO3CO2特性：SiO24HFSiF42H2O（腐蚀玻璃）。（3）SiO2和CO2的性质比较二氧化碳二氧化硅结构特点由CO2分子构成由O和Si原子构成物理性质熔沸点低、可溶于水坚硬难熔的固体、不溶于水化学性质与碱反应CO2+2NaOHNa2CO3H2OSiO22NaOHNa2SiO3H2O与水反应CO2+H2O H2CO3与CaO反应CaOSiO2CaSiO3与酸反应SiO24HFSiF42H2O用途制饮料、碳酸盐光导纤维、光学仪器、电子部件存在空气中岩石、沙石、水晶（4）二氧化硅的用途SiO2是制造光导纤维的主要原料。石英制作石英玻璃、石英电子表、石英钟等。水晶常用来制造电子工业的重要部件、光学仪器、工艺品等。石英砂常用作制玻璃和建筑材料。2、硅的工业制法及性质（1）工业制法：工业上用炭自在高温下还原二氧化硅的方法，制得含有少量杂质的粗硅。将粗硅在高温下跟氯气气反应生成四氯化硅，四氯化硅经提纯后，再用氢气还原，就可以得到高纯度的硅。操作流程：二氧化硅粗硅四氯化硅精硅（2）物理性质：晶体硅是灰黑色色、有金属光泽、硬而脆的固体，熔点和沸点都很高，硬度也很大（因为它的结构类似于金刚石），是良好的半导体材料，广泛应用于电子的各个领域。（3）化学性质：很稳定常温下不与O2、Cl2、H2、浓H2SO4、浓HNO3等反应。加热或高温时有强还原性：常温下能与氟气（F2）、氢氟酸（HF）反应：Si+2F2SiF4；Si+4HFSiF4+2H2例题解析例117g样品（含Al2O3、Fe2O3、SiO2 ），放入盛100 mL NaOH溶液的烧杯中，充分反应后过滤，向滤液中加入10 molL-1稀H2SO4溶液，生成的沉淀的物质的量与加入H2SO4溶液的体积关系如下图。试求：加入NaOH溶液的浓度；b5时，样品中各成分的质量分数。思路分析： 沉淀达最大量时，溶液中仅Na2SO4 ，沉淀是Al(OH)3、Fe2O3、H2SiO3。根据电荷守恒可得： n(Na)2n(SO42)c(NaOH)0.1L210mol/L0.025L所以有：c(NaOH)5 mol/L 由图可知溶解Al(OH)3消耗30mLH2SO4 n(Al3)0.2 moln(Al2O3)102g/mol0.1 mol10.2g总OH溶Al2O3耗溶SiO2 耗余OH0.1L5 mol/L0.1 mol2n(SiO2 )2b10mol/L2已知b5 n(SiO2 )0.1 mol60g/mol0.1 mol6g ，从而可推知Fe2O3。基础训练一选择题1高岭土的组成可表示为Al2Si2Ox(OH)y,其中x、y的数值分别是 （ ） A.7、2 B.6、3 C.5、4 D.3、62下列说法正确的是（ ）A.1mol二氧化硅的质量是60g B.60g二氧化硅中含2mol氧分子 D.二氧化硅的摩尔质量是60g C.1mol的二氧化硅的质量是60g/mol3下列关于玻璃的叙述正确的是（ ） A. 制普通玻璃的原料主要是纯碱、石灰石和石英B. 普通玻璃的成分主要是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅C. 玻璃是几种成分熔化在一起的晶体D. 玻璃也是硅酸钠盐，有一定的熔点4制取下列物质，无需利用到二氧化硅的是（ ） A. 玻璃 B. 水泥C. 粗硅 D. 光导纤维5根据水泥和玻璃的生产，总结出硅酸盐工业的一般特点是（ ）生成物是硅酸盐；反应条件是高温；含有硅的物质作原料；反应原理是一系列复杂的物理-化学变化 （ ）A. B. C. D.6除去SiO2中混有的少量生石灰和石灰石，有如下操作：加水溶解 加水煮沸 过滤 加稀HCl 加稀H2SO4，正确的操作顺序是（ ）A BC D7下列物质的贮存方法，正确的是（ ）A硅酸钠溶液和碱性溶液存放在胶塞密封的试剂瓶中B氢氟酸盛放在棕色试剂瓶中C液溴盛放在带有胶塞的细口瓶中D氯水盛放在棕色细口瓶中8 某硅酸盐样品中锌的质量分数为58.6%，其化学组成用氧化物形式可表示为nZnOSiO2，则n值等于（ ）A.0.5 B .1 C.2 D.39碳化硅又称金刚砂（SiC），它的分解温度很高（约20000C），硬度极大，溶解性与化学活泼性都很差，试推断与它的结构类似的是（ ）A金刚石 B氯化钠 C石墨 D水二填空题 10以石英砂、焦碳、水、MnO2和浓盐酸为原料来制取纯硅，写出有关化学反应方程式： ； ； ； ； ；11原硅酸通过分子间缩水聚合可形成不同的多硅酸（多聚体），如： 原硅酸 二聚体 三聚体则原硅酸的化学式是_，原硅酸二聚体的化学式是_，按上述规律，n个原硅酸聚合而成的链状多酸分子的通式是_。三计算题12含有SiO2的石灰石5g和0.267mL0.5mol/L的盐酸反应，所得CO2在标况下的体积为1064mL。 要中和剩余的盐酸，需1mol/L的NaOH溶液的体积多少毫升？ 煅烧这种不纯的石灰石1t，最后残留固体的质量是多少？13为熔制钾玻璃准备如下熔料：360g重的石英砂，67.2g重的苛性钾和88.8g重的熟石灰 .假定这些熔料不含杂质.(1)计算在制得的钾玻璃中各氧化物的质量分数.(2)用氧化物的形式表示钾玻璃的组成.一选择题1C2A3AB4B5D6B7AD8C9A二填空题10MnO2+4HCl(浓) = MnCl2+Cl2+2H2O，高温SiO2+2C = Si+2CO，高温Si+2Cl2 = SiCl4，电解2H2O = 2H2+O2，高温SiCl4+2H2 = Si+4HCl。11H4SiO4,，H6Si2O7 ，H6SinO3n+1三计算题1238.5mL 0.582t13（1）K2O%：11.7% CaO%：13.9% SiO2%：74.4%（2）K2O2CaO10SiO2