1、第三节第三节 无机非金属材料无机非金属材料 学 考 练 1下列关于玻璃的叙述正确的是( ) A玻璃是硅酸盐产品，有固定的熔点 B玻璃是由几种成分熔化在一起而形成的晶体 C玻璃的成分及各成分的比例固定不变 D玻璃生产中所涉及的两个主要反应均有 CO2生成 解析 玻璃不是晶体，没有固定的熔点，A、B 项错误；玻璃的种类较多，不同 玻璃的成分及各成分的比例不同，C 项错误；玻璃生产中所涉及的两个主要反应 为 CaCO3SiO2= 高温 CaSiO3CO2、 Na2CO3SiO2= 高温 Na2SiO3CO2， 均 有 CO2生成，D 项正确。 答案 D 2下列说法正确的是( ) A石英玻璃、玛瑙、水
2、泥和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品 B红宝石、珍珠、水晶、钻石等装饰品的主要成分都是硅酸盐 C氢氟酸能够雕刻玻璃 D硅酸具有酸的通性，能使石蕊溶液变红 解析 石英玻璃、玛瑙的成分是 SiO2，不属于盐，A 不正确；红宝石的主要成 分为三氧化二铝 、珍珠的主要成分为 CaCO3、水晶的主要成分为 SiO2、钻石为 碳单质，均不属于硅酸盐，B 不正确；氢氟酸能与玻璃的成分之一 SiO2发生反 应：4HFSiO2=SiF42H2O，C 正确；硅酸具有酸的通性，例如能与碱反 应，但其难溶于水，不能使石蕊溶液变色，D 错。 答案 C 3下列关于硅酸及其盐的叙述不正确的是( ) A硅酸是一种弱酸，可由其酸性氧
3、化物 SiO2与水化合而制得 B硅酸盐是构成地壳中岩石的主要成分，黏土的主要成分是硅酸盐 C硅酸钠的水溶液俗称水玻璃，具有黏合性 D高岭石的化学式为 Al2Si2O5(OH)4，可以表示为 Al2O3 2SiO2 2H2O 解析 SiO2与水不反应，A 项错误。 答案 A 4下列有关硅及其化合物的说法正确的是( ) A陶瓷、玻璃、水泥容器都能贮存氢氟酸 B硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在具有磨口玻璃塞的试剂瓶 中 C用 SiO2制取硅酸，应先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应，然后再通入 CO2 D由 Na2CO3SiO2= 高温 CO2Na2SiO3可知，硅酸的酸性强于碳酸 解析 陶瓷
4、、玻璃、水泥的主要成分都是硅酸盐，其含有的 SiO2能与氢氟酸反 应， A 项错误； 硅酸钠是一种黏合剂， 能将玻璃塞和瓶体粘在一起， 不便于打开， B 项错误； D 项中的反应能发生是因为生成的 CO2气体不断逸出， 不能说明硅酸 的酸性强于碳酸。 答案 C 5下列溶液中硅酸钠溶液 氢氟酸 氢氧化钠溶液 氯化钠溶液，可以盛放在玻璃试剂瓶中，但不能用磨口玻璃塞的是( ) A B C D 解析 氢氟酸腐蚀玻璃，不能用玻璃试剂瓶。氯化钠溶液可以用玻璃试剂瓶和磨 口玻璃塞，硅酸钠是一种黏合剂，可以用玻璃试剂瓶，不能用磨口玻璃塞。氢氧 化钠与玻璃中的主要成分 SiO2反应生成硅酸钠，因此也不能用磨口玻
5、璃塞。 答案 A 6 硅酸钠的水溶液俗称水玻璃。 下列关于水玻璃的说法中， 正确的是(双选)( ) A水玻璃是一种纯净物 B水玻璃可做木材防火剂 C水玻璃与盐酸反应所得的胶状物是二氧化硅 D滴有酚酞的水玻璃呈红色，说明水玻璃呈碱性 解析 水玻璃是 Na2SiO3的水溶液，是一种混合物；由于 Na2SiO3的热稳定性极 好，又不能燃烧，所以常用做木材防火剂；Na2SiO3溶液中滴入盐酸发生反应： Na2SiO32HCl=H2SiO3(胶体)2NaCl； Na2SiO3溶液能使无色酚酞溶液变红色， 说明水玻璃显碱性。 答案 BD 7兵马俑中所用颜料成分大多为硅酸盐，如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi
6、2Ox，铜 为2 价)，下列关于硅酸铜钡的说法不正确的是( ) A可用氧化物形式表示为 BaO CuO 2SiO2 B性质稳定，不易脱色 C易溶于强酸溶液和强碱溶液 Dx 等于 6 解析 硅酸铜钡中各元素化合价：B 2 a C 2 u S 4 i2 O 2 x，由化合物中各元素正负化合 价代数和等于零得：22422x0，x6。化学式为 BaCuSi2O6用氧化物 形式表示为 BaO CuO 2SiO2，因兵马俑至今仍保留蓝紫色，说明它性质稳定，不 易脱色。硅酸盐除了钾盐、钠盐一般都不溶于水，BaO CuO 2SiO2与强碱溶液不 反应，与强酸反应，最后仍有不溶的 SiO2存在。 答案 C 8硅
7、被誉为无机非金属材料的主角。下列物品用到硅单质的是 ( ) A陶瓷餐具 B石英钟表 C计算机芯片 D光导纤维 解析 陶瓷餐具的成分为硅酸盐，石英和光导纤维的主要成分是二氧化硅。 答案 C 9下列关于无机非金属材料的说法中，不正确的是( ) A高纯硅可用于制造半导体材料 B氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料，它是生物陶瓷 C氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，可用于制造陶瓷发动机的受热面 D二氧化硅制成的光导纤维，由于导电能力强而被用于制造光缆 解析 光导纤维不具有导电性，D 不正确。 答案 D 10白玉的化学式可用 CaxMgySipO22(OH)2表示(也可用 Ca、Mg、Si、H 的氧化 物的
8、组合形式表示)。 (1)取 8.10 g 白玉粉末灼烧至恒重，固体质量减少了 0.18 g，则白玉的摩尔质量为 _。 (2)另取 4.05 g 白玉粉末加入 100 mL 1 mol L 1 的盐酸中充分溶解， 最终得到不溶 氧化物 2.40 g。 过滤后， 向滤液中加入足量的铁屑， 得到标准状况下的气体 336 mL。 则： p_。 白玉的化学式为_ (用氧化物的组合形式表示)。 解析 (1)由白玉的化学式 CaxMgySipO22(OH)2可知，1 mol 该物质在灼烧时发生 反应生成 1 mol 水。n(H2O)m/M0.18 g 18 g mol 10.01 mol，所以白玉的物 质的
9、量也是 0.01 mol。 故白玉的摩尔质量为 8.10 g 0.01 mol810 g mol 1。 (2)n(白 玉)4.05 g 810 g mol 10.005 mol，其中 SiO 2的物质的量为 2.40 g 60 g mol 1 0.04 mol。因此 1 mol 白玉中含有 Si 的物质的量为 0.04 mol 0.005 mol1 mol 8 mol， 即 p8。 由方程式 Fe2HCl=FeCl2H2可知， n(H2)0.336 L 22.4 L mol 10.015 mol，因此与白玉反应后过量的 HCl 的物质的量为 0.03 mol，则 白玉消耗的 HCl 的物质的量
10、为 1 mol L 10.1 L0.03 mol0.07 mol，故 1 mol 白玉参加反应需要消耗的 HCl 的物质的量为 0.07 mol 0.005 mol1 mol14 mol。 由于该化合物中 Ca、Mg 元素的化合价都是2，所以与盐酸反应时每个金属阳 离子都要结合 2 个 Cl ，故 n(Ca2)n(Mg2)14 mol 27 mol，即 xy7， 再结合相对分子质量 40 x24y2881622172810，两式联立求解， 可得 x2，y5。所以白玉的化学式为 Ca2Mg5Si8O22(OH)2，用氧化物的组合形 式表示为 2CaO 5MgO 8SiO2 H2O。 答案 (1)
11、810 g mol 1 (2)8 2CaO 5MgO 8SiO2 H2O 能 力 练 11A、B、C、D、E 五种物质中均含有同一种非金属元素，它们能发生如图所 示的转化关系，该元素(用 R 表示)的单质能与 NaOH 溶液反应生成盐(Na2RO3) 和氢气。 请回答下列问题。 (1)写出各物质的化学式：A_；B_； C_；D_；E_。 (2)写出反应的化学方程式：_， 该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_。 (3)写出反应的离子方程式：_ _。 (4)写出反应的离子方程式：_ _。 (5)H2CO3的酸性强于 E 的，请用离子方程式予以证明： _。 解析 解答本题的“突破口(1)”是非金
12、属元素 R 的单质能与 NaOH 溶液反应生 成盐(Na2RO3)和氢气， 说明是硅及其化合物之间的转化。 “突破口(2)”是反应条 件“高温”，A 在高温条件下，能与焦炭、CaCO3发生反应，则 A 为 SiO2。从 而推知 B 为 CaSiO3，C 为 Na2SiO3，D 为 Si，E 为 H2SiO3。 答案 (1)SiO2 CaSiO3 Na2SiO3 Si H2SiO3 (2)SiO22C= 高温 Si2CO 12 (3)Si2OH H 2O=SiO2 32H2 (4)SiO2 3Ca2 =CaSiO 3 (5)SiO2 3CO2H2O=H2SiO3CO2 3(或 SiO2 32CO
13、22H2O=2HCO 3 H2SiO3) 12A、B、C、D、E 代表的物质为单质或化合物，它们之间的相互转化关系如 图所示。A 为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质，其晶体结构与金刚石相 似。 请回答： (1)单质 A 的化学式为_，它的最高化合价为_。 (2)B 的化学式为_，B 和碳反应生成 A 和 E 的化学方程式是 _。 (3)C 的化学式为_，D 的化学式为_。 解析 这是一道关于元素及其化合物的推断题， 其中“A 为地壳中含量仅次于氧 的非金属元素的单质”是该题的“题眼”。由该“题眼”可知 A 是 Si。分析题 图，结合 B 能生成 C、D、E，可以推出 B 是 SiO2，E
14、是 CO，C 是 CaSiO3，D 是 Na2SiO3。 答案 (1)Si 4 (2)SiO2 SiO22C= 高温 Si2CO (3)CaSiO3 Na2SiO3 13 硅酸钠被列为“我国优先发展的精细化学品”和“今后我国无机化工产品发 展重点”之一。如图是用海边的石英砂(含氯化钠、氧化铁等杂质)制备硅酸钠的 工艺流程简图： (1)要将洗出液中的溶质析出，采用的方法是蒸发结晶，则蒸发时用到的主要仪 器有_。 (2)图中加入 NaOH 溶液，发生反应的离子方程式为_ _。 (3)洗涤石英砂的目的是_， 过滤所得残渣为_(写化学式)。 解析 (2)NaOH 与 SiO2反应生成 Na2SiO3。
15、(3)石英砂中含有易溶于水的 NaCl， 故水洗石英砂的目的是除去可溶性的 NaCl 杂质；氧化铁不溶于 NaOH 溶液，故 过滤得到的残渣为氧化铁。 答案 (1)蒸发皿、玻璃棒、酒精灯 (2)SiO22OH =SiO2 3H2O (3)除去石英砂表面的氯化钠 Fe2O3 14晶体硅是一种重要的非金属材料，制备高纯硅的主要步骤如下： 高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅 粗硅与干燥 HCl 气体反应制得 SiHCl3：Si3HCl= 300 SiHCl 3H2 SiHCl3与过量 H2在 1 0001 100 反应制得纯硅。 已知 SiHCl3能与 H2O 强烈 反应，在空气中易自燃。 请回答下列问
16、题。 (1)第步制备粗硅的化学反应方程式为_ _。 (2)粗硅与 HCl 反应完全后，经冷凝得到的 SiHCl3(沸点33 )中含有少量 SiCl4(沸点 57.6 )和 HCl(沸点84.7 )，提纯 SiHCl3采用的方法为_。 (3)用 SiHCl3与过量 H2反应制备纯硅的装置如下图(热源及夹持装置略去) 装置 B 中的试剂是_。装置 C 中的烧瓶需要加热，其目的是 _。 反应一段时间后，装置 D 中观察到的现象是_，装置 D 不能采用普通玻 璃管的原因是_。装置 D 中发生反应的化学方程 式为 _ _。 为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反 应温度以及
17、_。 为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸溶解，取上层清液后需再 加入的试剂是_(填字母)。 a碘水 b氯水 cNaOH 溶液 dKSCN 溶液 eNa2SO3溶液 解析 解决分离沸点不同的液体方法就是分馏；根据题干“SiHCl3能与 H2O 强 烈反应，在空气中易自燃”可知道 H2的作用之一就是排尽装置内空气，防止 SiHCl3自燃，而且 H2必须是干燥的，可知 B 的作用就是干燥 H2，所以选用浓 H2SO4。 由于通入 D 中应是稳定的 SiHCl3与过量 H2的气流。 所以 C 装置要加热， 并且是水浴加热。由 D 装置应加热到 1 0001 100 ，所以必须用石英管。鉴 定是否含铁单质，用稀盐酸溶解后生成 Fe2 ，如果选用 NaOH 会将生成的 Si 也 溶解，所以考虑转化为 Fe3 后再检验，故选 b、d。 答案 (1)SiO22C= 高温 Si2CO (2)分馏(或蒸馏) (3)浓硫酸 使滴入烧瓶中的 SiHCl3汽化 有固体生成 在该反应温度下， 普通玻璃管会软化 SiHCl3H2= 1 0001 100 Si3HCl 排尽装置内的空气 bd