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硅酸、硅酸鹽、無(wú)機(jī)非金屬材料 一、選擇題 1．分別向Na2SiO3溶液中加入下列物質(zhì)，能生成不溶于NaOH溶液的白色沉淀的是（ ） A．K B．稀鹽酸 C．CaCl2溶液 D．KNO3溶液 【答案】C 【解析】本題考查了硅酸鈉的性質(zhì)的相關(guān)知識(shí)。A．K與水反應(yīng)生成氫氧化鉀，與Na2SiO3溶液不反應(yīng)，錯(cuò)誤；B．向Na2SiO3溶液中加入稀鹽酸反應(yīng)生成硅酸白色沉淀，硅酸能夠溶于NaOH溶液，錯(cuò)誤；C．向Na2SiO3溶液中加入CaCl2溶液反應(yīng)生成硅酸鈣沉淀，硅酸鈣不溶于NaOH溶液，正確；D．向Na2SiO3溶液中加入KNO3溶液不發(fā)生反應(yīng)，錯(cuò)誤；故選C。 2．開(kāi)發(fā)新材料是現(xiàn)代科技發(fā)展的方向之一。下列有關(guān)材料的說(shuō)法正確的是（ ） A．氮化硅陶瓷是新型無(wú)機(jī)非金屬材料 B．普通玻璃、有機(jī)玻璃都屬于硅酸鹽 C．纖維素乙酸酯屬于天然高分子材料 D．單晶硅常用于制造光導(dǎo)纖維 【答案】A 【解析】本題考查材料的應(yīng)用判斷。A、氮化硅陶瓷是新型無(wú)機(jī)非金屬材料，A正確；B、有機(jī)玻璃不屬于硅酸鹽，B錯(cuò)誤；B、纖維素為天然高分子化合物，而纖維素硝酸酯是人工合成的，C錯(cuò)誤；D、二氧化硅是制造光導(dǎo)纖維的主要材料，D錯(cuò)誤。答案選A。 3．下列關(guān)于硅單質(zhì)及其化合物的說(shuō)法正確的是（ ） ①硅酸鹽Na2Fe2Si3O10用氧化物的形式表示為：Na2O?2FeO?3SiO2 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單質(zhì)硅是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿某Ｓ貌牧? A．②③ B．①③ C．①④ D．④ 【答案】D 【解析】本題考查硅及其化合物的性質(zhì)。①硅酸鹽Na2Fe2Si3O10用氧化物的形式表示為：Na2O?Fe2O3?3SiO2，A項(xiàng)不符合題意；②水晶主要成分為二氧化硅，不是硅酸鹽，B項(xiàng)不符合題意；③光導(dǎo)纖維的主要成分為二氧化硅，不是硅，C項(xiàng)不符合題意；④單質(zhì)硅為良好的半導(dǎo)體材料，是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿某Ｓ貌牧?，D項(xiàng)符合題意。 4、工業(yè)上生產(chǎn)玻璃的過(guò)程中有一個(gè)重要反應(yīng)：CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑。若把100 g CaCO3和30 g SiO2在高溫條件下混合，充分反應(yīng)后，收集到的氣體的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)是（ ） A．11.2 L B．22.4 L C．33.6 L D．無(wú)法計(jì)算 【答案】B 【解析】根據(jù)碳元素守恒可知，CO2中的C來(lái)自CaCO3，但由于n(CaCO3)=1 mol，n(SiO2)=0.5 mol，即反應(yīng)過(guò)程中SiO2不足，過(guò)量的CaCO3發(fā)生分解反應(yīng)也生成CO2，所以n(CO2)=n(CaCO3)=1 mol，V(CO2)=22.4 L。 5、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Na2O3FeOFe2O38SiO2H2O D．1 mol青石棉能還原含1 mol HNO3的稀硝酸 【答案】B 【解析】硅酸鹽指的是硅、氧與金屬元素組成的化合物的總稱，所以青石棉是一種硅酸鹽產(chǎn)品，A項(xiàng)正確。硅酸鹽中不含二氧化硅，所以青石棉中不含石英晶體，B項(xiàng)錯(cuò)誤。硅酸鹽寫(xiě)成氧化物組合形式的先后順序?yàn)檩^活潑金屬氧化物、較不活潑金屬氧化物、二氧化硅、水，所以青石棉的化學(xué)組成用氧化物的組合形式可表示為Na2O3FeOFe2O38SiO2H2O，C項(xiàng)正確。青石棉用稀硝酸處理時(shí)，還原產(chǎn)物只有NO，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子守恒，可知1 mol青石棉能還原1 mol HNO3，D項(xiàng)正確。 6、鉀長(zhǎng)石(KAlSi3O8)風(fēng)化可生成高嶺土，此反應(yīng)的離子方程式為2KAlSi3O8+2H2CO3+5H2O2K++2+4H2SiO3+Al2Si2O5(OH)4。下列鉀長(zhǎng)石(KAlSi3O8)和高嶺土的氧化物表示形式正確的是（ ） A．K2OAl2O33SiO2　Al2O3SiO2H2O B．K2OAl2O36SiO2　Al2O3SiO2H2O C．K2OAl2O33SiO2　Al2O32SiO2H2O D．K2OAl2O36SiO2　Al2O32SiO22H2O 【答案】D 【解析】本題的疑難點(diǎn)是復(fù)雜硅酸鹽如何改寫(xiě)成氧化物的組合形式。硅酸鹽的氧化物組合形式的排列方式為較活潑金屬氧化物、較不活潑金屬氧化物、二氧化硅、水，則KAlSi3O8的氧化物組合形式為K2OAl2O36SiO2，Al2Si2O5(OH)4的氧化物組合形式為Al2O32SiO22H2O，故D項(xiàng)正確。 7、下列離子方程式書(shū)寫(xiě)不正確的是（ ） A．往NaOH溶液中通入少量CO2：CO2+OH? B．H2SiO3與NaOH溶液混合：2OH?+H2SiO32H2O+ C．石英砂與燒堿反應(yīng)制水玻璃：SiO2+2OH?+ H2O D．往水玻璃中通入二氧化碳：+H2O+CO2 H2SiO3↓+ 【答案】A 【解析】A項(xiàng)中通入少量CO2，應(yīng)生成Na2CO3，而不是NaHCO3，錯(cuò)誤；B項(xiàng)中H2SiO3是難溶性酸，在離子方程式中應(yīng)寫(xiě)化學(xué)式，正確；C、D項(xiàng)中Na2SiO3為鈉鹽，溶于水，寫(xiě)離子形式，所以C、D都正確。 二、非選擇題 8、材料”的發(fā)現(xiàn)和使用往往會(huì)極大地推動(dòng)生產(chǎn)、生活的發(fā)展，一些材料的出現(xiàn)甚至具有里程碑式劃時(shí)代的意義。請(qǐng)回答下列問(wèn)題： Ⅰ、（1）石棉(CaMg3Si4O12)是常用的耐火材料，用氧化物的形式表示其組成 。 （2）高分子材料可以分成無(wú)機(jī)高分子材料和有機(jī)高分子材料。M屬于無(wú)機(jī)高分子材料，是一種新型高效凈水劑，它廣泛應(yīng)用生活用水和工業(yè)污水的處理，其中鐵元素的化合價(jià)為 。 Ⅱ、高純二氧化硅可用來(lái)制造光纖。某稻殼灰的成分為： 組 分 SiO2 C Na2O K2O Al2O3 Fe2O3 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 59.20 38.80 0.25 0.50 0.64 0.16 通過(guò)如下流程可由稻殼灰制備較純凈的二氧化硅。 請(qǐng)回答下列問(wèn)題： （1）根據(jù)氧化物的性質(zhì)進(jìn)行分類，稻殼灰中涉及的氧化物最多有 類。 （2）步驟①中涉及SiO2的離子反應(yīng)方程式為 。 （3）濾渣A的成分有 (填化學(xué)式)。 （4）步驟②洗滌沉淀的方法是： 。 （5）步驟③反應(yīng)的化學(xué)方程式為： ；實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行步驟③用到的儀器有坩堝、泥三角、酒精燈、 和 。 【答案】Ⅰ、 CaO3MgO4SiO2 +3 Ⅱ、（1）3 （2）SiO2+2OH－+H2O （3）C和Fe2O3 （4）往漏斗里的沉淀中注入蒸餾水致水浸沒(méi)沉淀，讓水自然流下，重復(fù)2?3次。 （5）H2SiO3SiO2+ H2O 坩堝鉗 三角架 【解析】本題考查了材料的有關(guān)問(wèn)題、由稻殼灰制備較純凈的二氧化硅的流程、硅及其化合物性質(zhì)及氧化物的分類。 Ⅰ、（1）石棉(CaMg3Si4O12)是常用的耐火材料，用氧化物的形式表示其組成，書(shū)寫(xiě)順序是：活潑金屬元素氧化物、較活潑金屬元素氧化物、二氧化硅、水，所以為CaO3MgO4SiO2。 （2）根據(jù)化合物中各元素的化合價(jià)的代數(shù)和為0可得鐵元素的化合價(jià)為+3價(jià)。 Ⅱ、（1）二氧化硅為酸性氧化物，氧化鈉、氧化鐵為堿性氧化物，氧化鋁為兩性氧化物，所以最多涉及3種氧化物。 （2）二氧化硅為酸性氧化物，與氫氧化鈉反應(yīng)生成硅酸鈉和水，離子方程式：SiO2+2OH－+H2O。 （3）氧化鈉、氧化鉀均能與水反應(yīng)生成可溶性堿，氧化鋁為兩性氧化物能夠與強(qiáng)堿反應(yīng)生成可溶性偏鋁酸鹽，二氧化硅為酸性氧化物與氫氧化鈉反應(yīng)生成可溶性硅酸鈉，三氧化二鐵與氫氧化鈉不反應(yīng)，所以過(guò)濾剩余的濾渣為Fe2O3。 （4）硅酸不穩(wěn)定受熱易分解生成二氧化硅和水，方程式：H2SiO3H2O+SiO2。 （5）灼燒固體需要的儀器有：坩堝鉗、酒精燈、三腳架、坩堝、泥三角。 9、鉀長(zhǎng)石(K2Al2Si6O16)通常也稱正長(zhǎng)石，是鉀、鈉、鈣等堿金屬或堿土金屬的鋁硅酸鹽礦物。某科研小組以鉀長(zhǎng)石為主要原料，從中提取氧化鋁、碳酸鉀等物質(zhì)，工藝流程如下： （1）若用氧化物的形式表示物質(zhì)的化學(xué)組成，則鉀長(zhǎng)石可表示為 。 （2）煅燒過(guò)程中鉀長(zhǎng)石中的硅元素在CaCO3作用下轉(zhuǎn)化為CaSiO3，寫(xiě)出SiO2轉(zhuǎn)化為CaSiO3的化學(xué)方程式： 。 （3）鉀長(zhǎng)石中的鉀元素和鋁元素在Na2CO3作用下轉(zhuǎn)化為可溶性的KAlO2和NaAlO2，在浸出液中通入過(guò)量CO2，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 。 （4）已知偏鋁酸鹽易發(fā)生水解反應(yīng)：+2H2OAl(OH)3+OH??！敖　睍r(shí)應(yīng)保持溶液呈____(填“酸”或“堿”)性，“浸取”時(shí)不斷攪拌的目的是 。 （5）“轉(zhuǎn)化”時(shí)加入NaOH的主要作用是(用離子方程式表示) 。 （6）上述工藝中可以循環(huán)利用的主要物質(zhì)是 、 和水。 【答案】（1）K2OAl2O36SiO2 （2）CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑ （3）+2H2O+CO2Al(OH)3↓+ （4）堿 提高浸取速率 （5）+OH?H2O+ （6）Na2CO3　CO2 【解析】本題通過(guò)生產(chǎn)工藝流程考查元素化合物知識(shí)和化學(xué)反應(yīng)原理，意在考查考生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力。（1）根據(jù)元素守恒，K2Al2Si6O16用氧化物的形式可表示為K2OAl2O36SiO2。 （2）高溫下CaCO3與SiO2反應(yīng)生成CaSiO3和CO2。 （3）向NaAlO2和KAlO2溶液中通入過(guò)量CO2時(shí)，生成Al(OH)3沉淀和。 （4）只能在堿性條件下存在，酸性條件下會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)锳l(OH)3，或Al3+因此“浸取”時(shí)應(yīng)保持溶液呈堿性。“浸取”時(shí)不斷攪拌，可以提高浸取速率。 （5）在偏鋁酸鹽溶液中通入過(guò)量CO2，充分反應(yīng)后經(jīng)過(guò)濾，濾液中存在，“轉(zhuǎn)化”時(shí)加入NaOH，可使轉(zhuǎn)化為，便于結(jié)晶時(shí)得到Na2CO3和K2CO3晶體。 （6）CO2、Na2CO3既是反應(yīng)的產(chǎn)物，也是反應(yīng)中需要加入的物質(zhì)，因此是可循環(huán)使用的物質(zhì)。 10、白玉的化學(xué)式可用CaxMgySipO22(OH)2表示(也可用Ca、Mg、Si、H的氧化物的組合形式表示)。 （1）取8.10 g白玉粉末灼燒至恒重，固體質(zhì)量減少了0.18 g，則白玉的摩爾質(zhì)量為 。 （2）另取4.05 g白玉粉末加入100 mL 1 molL?1的鹽酸中充分溶解，最終得到不溶氧化物2.40 g。過(guò)濾后，向?yàn)V液中加入足量的鐵屑，得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體336 mL。則： ①p= 。 ②白玉的化學(xué)式為 (用氧化物的組合形式表示)。 【答案】（1）810 gmol?1 （2）8　2CaO5MgO8SiO2H2O 【解析】（1）由白玉的化學(xué)式CaxMgySipO22(OH)2可知，1 mol該物質(zhì)在灼燒時(shí)發(fā)生反應(yīng)生成1 mol水。n(H2O)=m/M=0.18 g18 gmol?1=0.01 mol，所以白玉的物質(zhì)的量也是0.01 mol。故白玉的摩爾質(zhì)量為8.10 g0.01 mol=810 gmol?1。 （2）n(白玉)=4.05 g810 gmol?1=0.005 mol，SiO2的物質(zhì)的量為2.40 g60 gmol?1=0.04 mol。因此1 mol白玉中含有Si的物質(zhì)的量為0.04 mol0.005 mol1 mol=8 mol，即p=8。由方程式Fe+2HClFeCl2+H2↑可知，n(H2)=0.336 L22.4 Lmol?1=0.015 mol，因此與白玉反應(yīng)后過(guò)量的HCl的物質(zhì)的量為0.03 mol，則白玉消耗的HCl的物質(zhì)的量為1 molL?10.1 L?0.03 mol=0.07 mol，故1 mol白玉反應(yīng)需要消耗的HCl的物質(zhì)的量為0.07 mol0.005 mol1 mol=14 mol。由于該化合物中Ca、Mg元素的化合價(jià)都是+2，所以與鹽酸反應(yīng)時(shí)每個(gè)金屬陽(yáng)離子都要結(jié)合2個(gè)Cl?，故n(Ca2+)+n(Mg2+)=14 mol2=7 mol，即x+y=7，再結(jié)合相對(duì)分子質(zhì)量40x+24y+288+1622+172=810，兩式聯(lián)立求解，可得x=2，y=5。所以該化合物的化學(xué)式為Ca2Mg5Si8O22(OH)2，用氧化物的組合形式表示為2CaO5MgO8SiO2H2O。