备战高考化学备考之无机非金属材料压轴突破训练∶培优篇附答案

备战高考化学备考之无机非金属材料压轴突破训练∶培优篇附答案
一、无机非金属材料练习题（含详细答案解析）
1．某一固体粉末含有SiO2、Fe2O3、Al2O3，加入足量NaOH溶液充分反应后，过滤，向所得溶液中加入过量盐酸，过滤，将所得滤渣洗涤并灼烧至恒重，最终固体成份为
A．SiO2B．Fe2O3、SiO2
C．SiO2、Al2O3D．Fe2O3
【答案】A
【解析】
SiO2、Fe2O3、Al2O3，加入足量NaOH溶液充分反应后，过滤，向所得溶液中含有硅酸钠、偏铝酸钠，加入过量盐酸，生成硅酸沉淀，将所得滤渣洗涤并灼烧生成二氧化硅，故A正确。

2．某混合物X由Na2O、Fe2O3、Cu、SiO2中的一种或几种物质组成．某校兴趣小组以两条途径分别对X进行如下实验探究．
下列有关说法不正确的是（）
A．由Ⅱ可知X中一定存在SiO2
B．无法判断混合物中是否含有Na2O
C．1.92 g固体成分为Cu
D．15.6 g混合物X中m（Fe2O3）：m（Cu）=1：1
【答案】B
【解析】
途径a：15.6gX和过量盐酸反应生成蓝色溶液，所以是铜离子的颜色，但是金属Cu和盐酸不反应，所以一定含有氧化铁，和盐酸反应生成的三价铁离子可以和金属铜反应，二氧化硅可以和氢氧化钠反应，4.92g固体和氢氧化钠反应后，固体质量减少了3.0g，所以该固体为二氧化硅，质量为3.0g，涉及的反应有：Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O；Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+，SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O，又Cu与NaOH不反应，1.92g固体只含Cu；结合途径b可知15.6gX和足量水反应，固体质量变为6.4g，固体质量减少15.6g﹣6.4g=9.2g，固体中一定还有氧化钠，其质量为9.2g，
A．由以上分析可知X中一定存在SiO2，故A正确；
B.15.6gX和足量水反应，固体质量变为6.4g，只有氧化钠与水反应，混合物中一定含有Na2O，故B错误；
C．Cu与NaOH不反应，1.92g固体只含Cu，故C正确；
D．设氧化铁的物质的量是x，金属铜的物质的量是y，由Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、
Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+得出：Fe2O3～2Fe3+～Cu，则160x+64y=6.4，64y﹣64x=1.92，解得
x=0.02mol，y=0.05mol，所以氧化铁的质量为0.02mol×160g/mol=3.2g，金属铜的质量为0.05mol×64g/mol=3.2g，则原混合物中m（Fe2O3）：m（Cu）=1：1，故D正确；
【点评】本题考查了物质的成分推断及有关化学反应的简单计算，侧重于学生的分析和计算能力的考查，为高考常见题型，注意掌握检验未知物的采用方法，能够根据反应现象判断存在的物质，注意合理分析题中数据，根据题中数据及反应方程式计算出铜和氧化铁的质量，难度中等．
3．下列各项操作中不发生先沉淀后溶解现象的是（）
①向饱和碳酸钠溶液中通入过量CO2②向Fe(OH)3胶体中逐滴滴入过量的H2SO4
③向Ba(NO3)2溶液中通入过量SO2④向石灰水中通入过量CO2
⑤向硅酸钠溶液中滴入过量的盐酸．
A．①②③B．①②⑤C．①②③⑤D．①③⑤
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
①中发生的反应是Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3，NaHCO3比Na2CO3溶解度小但质量大，且反应中中消耗H2O，所以有沉淀析出且不溶解，符合；②向Fe(OH)3胶体中加入H2SO4首先发生胶体的聚沉，出现Fe(OH)3沉淀，H2SO4过量，Fe(OH)3与H2SO4反应而溶解，不符合；③硝酸钡溶液中通入二氧化硫，二氧化硫溶于水生成亚硫酸，酸性溶液中硝酸根离子具有强氧化性，能氧化亚硫酸为硫酸，溶液中生成硫酸钡沉淀，现象是只生成沉淀，③符合；④向澄清石灰水中通入过量的CO2，先生成碳酸钙沉淀，后沉淀溶解生成碳酸氢钙溶液，反应现象是先沉淀后溶解，不符合；⑤向硅酸钠溶液中滴入过量的盐酸，发生反应
Na2SiO3+2HCl=H2SiO3↓+2NaCl，只生成白色沉淀，符合；答案选D。

【点睛】
本题考查常见物质的的化学反应与现象。

向溶液中加入某物质，先出现沉淀后沉淀溶解的总结如下：
（1）向澄清石灰水中通入CO2(SO2)至过量。

（2）向Fe(OH)3胶体中加入硫酸至过量
（3）向可溶性铝盐中加入NaOH溶液至过量
（4）向偏铝酸盐中加入盐酸至过量
4．下列说法不正确的是
A．氧化镁熔点很高，可作为优质的耐高温材料
B．有色玻璃就是某些胶态金属氧化物分散于玻璃中制成
C．溴化银可用于感光材料，也可用于人工降雨
D．分子筛可用于物质分离，还能作干燥剂和催化剂
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A．氧化镁是离子化合物，离子键很强，所以氧化镁熔点高，可作耐高温材料，故A正确；
B．某些金属氧化物呈现特殊的颜色，分散于玻璃中即可制得有色玻璃，故B正确；C．溴化银不稳定，见光易分解，可用于制感光胶卷，碘化银可用于人工降雨，故C错误；
D．分子筛中有许多笼状空穴和通道，具有强吸附性，可用于分离、提纯气体或液体混合物，还可作干燥剂、离子交换剂、催化剂及催化剂载体等，故D正确；
故答案：C。

5．某研究性学习小组在整理实验室化学试剂时，发现一瓶盛有无色溶液的试剂，标签破损，如图。

某同学根据中学化学知识，对该溶液中的溶质成分进行如下预测和验证，其中错误的是(包括预测物质的化学式、检验需要的试剂、操作、现象及结论)
选项预测物质的化学式检验需要的试剂操作、现象及结论
A Na2SO4稀盐酸、氯化钡溶液取少量该溶液于试管中，滴入稀盐酸，若无明显现象，再滴入氯化钡溶液，如果产生白色沉淀，则原溶液是Na2SO4溶液
B Na2CO3稀盐酸、澄清的石灰
水
取少量该溶液于试管中，滴入足量
稀盐酸，如果产生的无色气体能使
澄清的石灰水变浑浊，则原溶液一
定是Na2CO3溶液
C Na2SO3稀盐酸、澄清的石灰
水、品红溶液
取少量该溶液于试管中，滴入足量
稀盐酸，如果产生的无色气体既能
使澄清的石灰水变浑浊，还能使品
红溶液褪色，则原溶液是Na2SO3溶
液
D Na2SiO3过量稀盐酸取少量该溶液于试管中，滴入稀盐酸，产生白色胶状沉淀，盐酸过量时沉淀不溶解，则原溶液是Na2SiO3溶液
A．A B．B C．C D．D
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
A．取少量该溶液于试管中，滴入稀盐酸，盐酸可排除其它离子的干扰，若无明显现象，再滴入氯化钡溶液，如果产生白色沉淀，则沉淀为硫酸钡，则原溶液是Na2SO4溶液，故A 正确；
B．取少量该溶液于试管中，滴入足量稀盐酸，如果产生的无色气体能使澄清的石灰水变浑浊，该无色气体可能为二氧化碳、二氧化硫，则溶液可能为Na2CO3溶液或Na2SO3溶液，故B错误；
C．取少量该溶液于试管中，滴入足量稀盐酸，如果产生的无色气体既能使澄清的石灰水变浑浊，还能使品红溶液褪色，则气体为二氧化硫，则原溶液是Na2SO3溶液，故C正确；D．取少量该溶液于试管中，滴入稀盐酸，产生白色胶状沉淀，盐酸过量时沉淀不溶解，硅酸不溶于盐酸，则原溶液是Na2SiO3溶液，故D正确；
故选B。

6．下列实验现象与氧化还原反应有关的是( )
A．氨水中滴加石蕊试液显蓝色
B．NO2通入水中，气体由红棕色逐渐转变为无色
C．向Fe2(SO4)3溶液中滴加NaOH溶液，生成红褐色沉淀
D．向硅酸钠溶液中滴加适量的稀盐酸，有透明的凝胶形成
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
A．氨水中滴加石蕊试液显蓝色，是由于一水合氨电离出氢氧根离子的缘故，没有发生氧化还原反应，故A错误；
B．NO2通入水中，气体由红棕色逐渐转变为无色，是由于反应生成NO和硝酸，N元素化合价发生变化，属于氧化还原反应，故B正确；
C．向Fe2(SO4)3溶液中滴加NaOH溶液，生成红褐色沉淀，发生的是复分解反应生成氢氧化铁沉淀，不是氧化还原反应，故C错误；
D．向硅酸钠溶液中滴加适量的稀盐酸，有透明的凝胶形成，发生的是复分解反应生成硅酸，不是氧化还原反应，故D错误；
故选B。

7．在一定条件下，下列物质不能与二氧化硅反应的是（）
①焦炭 ②纯碱 ③碳酸钙 ④氢氟酸 ⑤高氯酸 ⑥氢氧化钾 ⑦氧化钙⑧ 氮气 A ．③⑤⑦⑧
B ．⑤⑦⑧
C ．⑤⑧
D ．⑤⑦
【答案】C
【解析】
【详解】
①SiO 2+2C =高温S i+2CO↑，制备粗硅的反应，所以能反应，故不选；
②SiO 2+Na 2CO 3=高温Na 2SiO 3+CO 2↑，制备玻璃的两个反应之一，故不选；
③SiO 2+CaCO 3=高温CaSiO 3+CO 2↑，制备玻璃的两个反应之一，故不选；
④SiO 2+4HF=SiF 4↑+2H 2O ，氢氟酸是唯一能腐蚀玻璃的酸，故不选；
⑤不反应，氢氟酸是唯一能腐蚀玻璃的酸，故选；
⑥SiO 2+2KOH=K 2SiO 3+H 2O ，强碱能腐蚀玻璃，故不选；
⑦SiO 2+CaO =高温CaSiO 3，故不选；
⑧不反应，有碳的时候反应3 SiO 2+6C+2N 2=高温Si 3N 4+6CO ，故选；
故答案为：C 。

【点睛】
SiO 2在高温下与碳单质反应生成硅单质和一氧化碳，而非二氧化碳，二氧化硅中硅元素是+4价，变成了后来的0价，而碳从0价就先被氧化成+2价的，也就是说二氧化硅的氧化能力比较小，只能把碳氧化成一氧化碳！
8．晶体硅是一种重要的非金属材料，有科学家认为硅是“21世纪的能源”、“未来的石油”。

(1)工业上生产纯硅的工艺流程如下：
石英砂的主要成分是SiO 2，在制备粗硅时，焦炭的作用是__________(填“氧化剂”或“还原剂”)；在该反应中，若消耗了3.0 g SiO 2 ，则转移电子的总数为_______________。

(2)某实验室利用SiHCl 3(沸点33.0 ℃)与过量H 2在1 000 ℃～1 100 ℃反应制得纯硅。

已知SiHCl 3能与H 2O 强烈反应，在空气中易自燃。

装置如图所示(热源及夹持装置略去)。

①装置B 中的试剂是___________。

装置C 中的烧瓶需要加热，其目的是
_________________。

②反应一段时间后，装置D中观察到的现象是______________________；装置D中发生反应的化学方程式为___________________________________。

③为检验产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸溶解，取上层清液后需要加入的试剂有______(填字母)。

a.碘水
b.氯水
c.Na2SO3溶液
d.KSCN溶液
【答案】还原剂 1.204×1023或0.2N A浓硫酸使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化有固体物质生成 SiHCl3＋H2Si＋3HCl bd
【解析】
【分析】
(1)根据工艺流程写出化学方程式，从化合价的变化判断焦炭的作用，根据化学方程式和质量关系求出转移的电子数；
(2) ①A生成的氢气经过干燥，进入D与从C中汽化的SiHCl3反应制粗硅，B是干燥装置，
②氢气和SiHCl3发生置换反应，写出化学方程式；
③选择检验亚铁离子的试剂；
【详解】
(1)根据流程可知，化学方程式为SiO2+2C Si+2CO，碳的化合价升高，做还原剂，
1mol SiO2参加反应转移的电子数为4mol，反应中消耗了3.0 g SiO2 ，n=m 3.0g
=
M60g/mol
=0.05
mol，转移电子为0.2 mol，即1.204×1023或0.2N A；
(2)SiHCl3能与H2O强烈反应，需要用浓硫酸干燥氢气，反应需要的温度比较高，在D中反应，SiHCl3的沸点较低，C中的烧瓶需要加热是为了使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化；
②装置D中有硅单质生成，即有固体物质生成。

此反应为 SiHCl3＋H2Si＋
3HCl；
③亚铁离子的检验通常用的方法是：先向溶液中加入KSCN，溶液不变红色，再加入氯水
溶液变红色，即可却确定有亚铁离子，答案为bd。

9．化学就在我们身边，它与我们的日常生活密切相关，按要求回答以下问题：
（1）缺铁性贫血患者应补充Fe2＋，通常以硫酸亚铁的形式补充，而硫酸铁无这种药效。

当用硫酸亚铁制成药片时外表包有一层特殊的糖衣，这层糖衣的作用是_________________. （2）硅酸盐常可写成氧化物形式，钾长石（K2Al2Si6O16）写成氧化物的形式为
____________.
（3）漂粉精中有效成分的化学式为_________________.
（4）“硅材料”是无机非金属材料的主角，其中广泛应用的光导纤维成分是
_____________________
（5）陶瓷、水泥和玻璃是常用的传统的无机非金属材料，其中生产普通玻璃的主要原料有_________，氢氧化钠溶液不能用玻璃塞的原因是（化学方程式）_________________.（6）向浑浊的水中加入明矾KAl(SO4)2•12H2O后，水可得到净化．写出明矾在水中的电离方程式_______，往明矾溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液直至Al3+恰好沉淀完全，发生反应的离子方程式为_________________ .
（7）饮用水中的NO3-对人类健康产生危害，为了降低饮用水中NO3-的浓度，可以在碱性条件下用铝粉将NO3-还原为N2，其化学方程式为：
10Al+6NaNO3+4NaOH═10NaAlO2+3N2↑+2H2O．
请回答下列问题：
①在化学方程式上用单线桥标出该反应中电子转移的方向和数目：_________________.
②上述反应中若生成标况下3.36L N2，则转移的电子数目为：_________________.
【答案】防止硫酸亚铁被氧化 K2O·Al2O3·6SiO2 Ca(ClO)2 SiO2纯碱、石英、石灰石
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O KAl(SO4)2=K++Al3++2SO42- 2Al3++3Ba2++6OH-+3SO42-
=2Al(OH)3↓+3BaSO4↓ 1.5N A
【解析】
【分析】
（1）根据FeSO4不稳定，在空气中易被氧化的特征进行分析；（2）根据酸盐写成氧化物形式的规律即活泼金属氧化物写到前边，以此类推完成；（3）根据漂白粉的制取原理进行解答；（4）根据铝离子水解生成氢氧化铝胶体可以净水的原理分析解答；（5）根据氧化还原反应得失电子守恒进行解答。

【详解】
（1）FeSO4易被氧化而变质，糖衣可起到保护FeSO4不被空气中的氧气氧化，所以外表包有一层特殊的糖衣，故答案为:保护FeSO4不被空气中的氧气氧化；
（2）硅酸盐常可写成氧化物形式，钾长石（K2Al2Si6O16）写成氧化物的形式顺序为，活泼金属氧化物写到前边，以此类推即可以写成K2O·Al2O3·6SiO2；答案：
K2O·Al2O3·6SiO2；
（3）氯气与Ca(OH)2反应生成CaCl2、Ca(ClO)2和水，反应的方程式为
2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O，其中氯化钙和次氯酸钙的混合物为漂白粉的主要成分，氯化钙无漂白作用，所以漂白粉的有效成分为次氯酸钙，因其有强氧化性而有杀菌消毒的作用,有效成分的化学式为Ca(ClO)2;答案：Ca(ClO)2；
（4）光导纤维的成分为二氧化硅，其化学式为SiO2；答案：SiO2；
（5）陶瓷、水泥和玻璃是常用的传统的无机非金属材料，普通玻璃的制取是纯碱、石灰石分别在高温的条件下和石英反应，生成硅酸钠和硅酸钙、所以生产普通玻璃的主要原料有纯碱、石英、石灰石；因为氢氧化钠溶液和SiO2反应，所以装氢氧化钠溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，其化学反应方程式为：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O，Na2SiO3具有粘合性；答案：纯碱、石英、石灰石；SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O；
（6）明矾在水溶液中电离方程式为KAl(SO4)2=K++Al3++2SO42-，电离生成Al3+和SO42-，可以和 Ba(OH)2反应，假设KAl(SO4)2为2mol,溶液中含有2molAl3+，4molSO42-，当2molAl3+恰好全部沉淀时，需要6molOH-，即加入3molBa(OH)2，反应的离子方程式为：2Al3++3Ba2++6OH-+3SO42-=2Al(OH)3↓+3BaSO4↓;故答案为:KAl(SO4)2=K++Al3++2SO42-；2Al3++3Ba2++6OH-+3SO42-
=2Al(OH)3↓+3BaSO4↓
（7）①由10Al+6NaNO3+4NaOH═10NaAlO2+3N2↑+2H2O反应可知，Al失3个电子变成AlO2-，2NO3-得10个电子变成N2↑，根据得失电子守恒可知转移的电子总数为30个，所以电子
转移总数为30e-，其方程式为：；答案：；
②由10Al+6NaNO3+4NaOH═10NaAlO2+3N2↑+2H2O反应可知，若反应中生成标况下3.36L
N2，则转移的电子数目为：
3.36L
22.4/L mol
10N A=1.5N A;答案：1.5N A。

10．A、B、C、D四种易溶于水的化合物只由表中的八种离子组成，且四种化合物中阴、阳离子各不相同。

阴离子Cl－、SiO32-、OH－、NO3-
阳离子H＋、Ag＋、Na＋、K＋
已知：A溶液呈强酸性，且A溶液与B、C溶液混合均产生白色沉淀，B的焰色反应呈黄色。

回答下列问题：
（1）写出A、B、C、D的化学式：A______，B_____，C____，D____。

（2）写出A溶液与B溶液反应的离子方程式： __________。

（3）请选出适合存放A、C、D溶液的试剂瓶的序号：
溶液A C D
试剂瓶序号_________
【答案】HCl Na2SiO3 AgNO3 KOH SiO32-＋2H＋=H2SiO3↓①③②
【解析】
【分析】
A、B、C、D四种易溶于水的化合物只由表中的八种离子组成，且四种化合物中阴、阳离子各不相同，A溶液呈强酸性，则A为盐酸或硝酸，B的焰色反应呈黄色，则B中含有Na元素，A能和B反应生成白色沉淀，则B为Na2SiO3；盐酸能和AgNO3反应生成白色沉淀，所以C为AgNO3，则A为HCl，根据四种化合物中阴阳离子各不相同，则D为KOH。

【详解】
(1)根据以上分析知，四种物质化学式分别为HCl、Na2SiO3、C为AgNO3、D为KOH；
(2)A是HCl、B是硅酸钠，二者反应生成硅酸沉淀和氯化钠，离子方程式为SiO32-
+2H+=H2SiO3↓；
(3)A是HCl、C为AgNO3、D为KOH，KOH能和二氧化硅反应生成粘性物质硅酸钠，不能用含有玻璃塞的试剂瓶盛放；硝酸银见光易分解，应该放置在棕色试剂瓶中；盐酸不分解，且和玻璃中成分不反应，所以放置在一般试剂瓶中即可，所以A、C、D选取试剂瓶序号为①③②。

【点睛】
含有钠元素的物质焰色反应为黄色，含有钾元素的物质焰色反应透过蓝色钴玻璃为紫色，钙元素的焰色反应为砖红色；玻璃中含有二氧化硅，能与碱性溶液发生反应，所以碱性溶液的试剂瓶不用玻璃塞。

11．探究无机盐X（仅含三种短周期元素）的组成和性质，设计并完成如下实验：
请回答：
（1）X的化学式是____。

（2）白色粉末溶于氢氧化钠溶液的离子方程式是____。

（3）高温条件下白色粉末与焦炭发生置换反应，写出该反应的化学方程式____。

【答案】Mg2SiO4或2MgO·SiO2 SiO2＋2OH－=SiO32－＋H2O SiO2＋2C 高温
Si＋2CO↑
【解析】
【详解】
无机盐X（仅含三种短周期元素），加入过量盐酸溶解，离心分离得到白色胶状物沉淀和无色溶液，白色胶状沉淀为硅酸，白色沉淀充分灼烧得到白色粉末1.80g为SiO2，物质的量=1.8g÷60g/mol=0.03mol，溶于氢氧化钠溶液得到无色溶液为硅酸钠溶液，说明无机盐中含硅酸根离子或原硅酸根离子，物质的量为0.03mol，若为硅酸根离子其质量
=0.03mol×76g/mol=2.28g，金属质量=4.20g-2.28g=1.92g，无色溶液中加入过量氢氧化钠溶液生成白色沉淀则判断为Mg（OH）2，金属离子物质的量=3.48g÷58g/mol＝0.06mol，质量为0.06mol×24g/mol=1.44g，不符合，则应为原硅酸根，物质的量为0.03mol，质量=0.03mol×92g/mol=2.76g，金属质量4.20g-2.76g=1.44g，物质的量
=1.44g÷24g/mol=0.06mol，得到X为Mg2SiO4，则
（1）X的化学式是Mg2SiO4或2MgO·SiO2。

（2）白色粉末溶于氢氧化钠溶液的离子方程式是SiO2＋2OH－=SiO32－＋H2O。

（3）高温条件下白色粉末与焦炭发生置换反应，该反应的化学方程式SiO2＋2C 高温
Si＋
2CO↑。

12．云母是一种重要的硅酸盐，它具有韧度、弹性、透明度、高介电强度、化学惰性和热稳定性。

白云母可看作叶腊石中1/4的SiⅣ被AlⅢ所取代，再由KⅠ平衡其电荷后形成的。

而叶腊石可以看作SiO2中有1/3的SiⅣ被AlⅢ取代，再由KⅠ平衡其电荷形成的。

(1)白云母写成氧化物形式的化学式为_______________。

(2)研究表明，在硅酸盐中，AlⅢ很容易取代SiⅣ，取代后不会引起原硅酸盐结构大的变化。

从立体几何的知识看，AlⅢ与SiⅣ最直接的关系是_______________。

(3)黑云母的化学式为KMg3AlSi3O10(OH)2，在水与二氧化碳的同时作用下，风化为高岭土［AI2Si2O5(OH)4］。

①写出离子反应方程式_______________。

②上述反应为什么能够发生_______________
③风化后Al为什么不能以Al3＋形式被地下水溶解_______________
【答案】K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O AlⅢ与SiⅣ的半径相近，插入后不会引起结构改变
2KMg3AlSi3O10(OH)2＋14H2CO3＋H2O=2K＋＋6Mg2＋＋14HCO3－＋4H4SiO4＋Al2Si2O5(OH)4碳酸较硅酸酸性强，强酸可取代弱酸中性条件下Al3＋完全水解，主要以沉淀形式存在
【解析】
【分析】
【详解】
(1)由复杂硅酸盐改写成氧化物形式的一般原则是先写一系列金属氧化物，并按金属活动性顺序排列，较活泼的金属氧化物写在前面，再写SiO2，含有氢元素的H2O最后写，氧化物之间加黑点隔开，各氧化物的系数均为整数，并写在相应氧化物前面，写成氧化物后，原化学式中的各元素、原子的个数比应保持不变，因此白云母写成氧化物形式的化学式为
K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O，故答案为：K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O；
(2)从立体几何的知识来看，由于AlⅢ与SiⅣ的半径相近，在硅酸盐中，AlⅢ插入后很容易取代SiⅣ，不会引起原硅酸盐结构大的变化，故答案为：AlⅢ与SiⅣ的半径相近，插入后不会引起结构改变；
(3)①由题干信息可知，黑云母在水与二氧化碳的同时作用下，风化为高岭土
［AI2Si2O5(OH)4］，反应的离子方程式为2KMg3AlSi3O10(OH)2＋14H2CO3＋H2O=2K＋＋6Mg2＋＋14HCO3－＋4H4SiO4＋Al2Si2O5(OH)4，故答案为：2KMg3AlSi3O10(OH)2＋14H2CO3＋H2O=2K＋＋6Mg2＋＋14HCO3－＋4H4SiO4＋Al2Si2O5(OH)4；
②上述反应中碳酸与黑云母反应生成了硅酸，因为碳酸的酸性比硅酸强，可以强酸制弱酸，所以上述反应可以发生，故答案为：碳酸较硅酸酸性强，强酸可取代弱酸；
③由于中性条件下Al3＋完全水解，主要以Al(OH)3的沉淀形式存在，因此风化后Al为什么不能以Al3＋形式被地下水溶解，故答案为：中性条件下Al3＋完全水解，主要以沉淀形式存在。

13．高纯二氧化硅可用来制造光纤。

某蛇纹石的成分见下表：
通过下图流程可由蛇纹石制备较纯净的二氧化硅。

(1)蛇纹石中涉及的可溶性金属氧化物有___________________(写化学式)。

(2)步骤①中涉及SiO2 反应的离子方程式为_________________________ 。

(3)滤渣 A的成分有__________________ (填化学式)。

(4)步骤②中洗涤沉淀的方法是 _____________________________________________。

(5)步骤③反应的化学方程式为 _______________________________________；实验室进行步骤③需要用到的仪器有坩埚、泥三角、酒精灯、玻璃棒、________和____________。

【答案】Na2O、K2O SiO2+2OH-=SiO32- +H2O MgO和Fe2O3向漏斗中注入蒸馏水至浸没沉淀，让水自然流下，重复操作2~3次 H2SiO3 加热SiO2+H2O 坩埚钳三脚架
【解析】
【分析】
用足量的氢氧化钠浸泡，二氧化硅可以和氢氧化钠反应生成硅酸钠，过滤得滤液A为硅酸钠溶液，MgO和Fe2O3不能与氢氧化钠反应，滤渣A为MgO和Fe2O3，氧化钠、氧化钾与水反应生成氢氧化钠和氢氧化钾；硅酸钠溶液中加入盐酸生成硅酸沉淀，过滤、洗涤得滤渣B为硅酸，煅烧硅酸可得二氧化硅；
(1)氧化钠、氧化钾、氧化铁、氧化镁、二氧化硅中，氧化钠、氧化钾为可溶性金属氧化物；
(2)二氧化硅为酸性氧化物，与氢氧化钠反应生成硅酸钠和水；
(3)与氢氧化钠溶液不反应的氧化物为滤渣；
(4)加入盐酸后的沉淀为硅酸，选择洗涤过滤后的硅酸的方法；
(5)硅酸不稳定受热易分解生成二氧化硅和水；依据灼烧固体操作选择合适的仪器。

【详解】
(1)蛇纹石中含有的可溶性金属氧化物有Na2O、K2O，它们能与水反应生成氢氧化钠和氢氧化钾；
(2)二氧化硅属于酸性氧化物，可与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和水，反应的离子方程式为：SiO2+2OH-=SiO32- +H2O；
(3)氧化钠与氧化钾属于可溶性氧化物，氧化铝属于两性氧化物，二氧化硅属于酸性氧化物，上述四种物质都能溶解在氢氧化钠溶液中，氧化镁和氧化铁属于碱性氧化物且难溶于水，因此，滤渣A的成分有MgO和Fe2O3；
(4)步骤②生成沉淀的成分是硅酸，洗涤过滤出的沉淀的方法是：向过滤器中注入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流出后，重复上述操作两到三次；
(5)步骤③用灼烧的方法使硅酸分解生成二氧化硅，化学方程式为：H2SiO3加热SiO2+H2O，实验室灼烧固体时需要用到的仪器有坩埚、泥三角、酒精灯、玻璃棒、坩埚钳和三脚架。

14．多种方法鉴别下列第一组白色粉末物质(注：能够写化学方程式的写出化学反应方程式；鉴别方法可以不用填满，若序号不够也可以自己再添)。

(1)Na2CO3和SiO2：
①_____________。

②_____________。

(2)欲鉴别CaCO3和Na2SiO3，某同学分别取少许待测粉末，滴加稀盐酸，指出他观察到的现象：
CaCO3： ______________。

Na2SiO3： _____________。

【答案】加水溶解法：能溶于水的是Na2CO3，不溶于水的是SiO2酸液产气法：分别取少许待测粉末，滴加稀盐酸，能够产生气体的是Na2CO3，不反应的是SiO2，化学方程式：Na2CO3＋2HCl=2NaCl＋H2O＋CO2↑产生气泡产生白色沉淀
【解析】
【详解】
(1)根据碳酸钠和二氧化硅性质的差异来鉴别，碳酸钠含有钠离子，可以进行焰色反应、还可以和盐酸之间反应、还可以和氯化钡溶液之间反应，但是二氧化硅都无此性质；
(2)结合强酸制弱酸的原理并结合硅酸不溶于水分析。

【点睛】
(1)①加水溶解法：能溶于水的是Na2CO3，不溶于水的是SiO；
②酸液产气法：分别取少许待测粉末，滴加稀盐酸，能够产生气体的是Na2CO3；不反应的是SiO2．化学方程式：Na2CO3+2HCl=2 NaCl+H2O+CO2↑；
(2)CaCO3溶于稀盐酸发生的反应方程式为CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑，则可观察到产生气泡；Na2SiO3溶于稀盐酸发生的反应方程式为Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓，则可观察到有白色沉淀产生。

15．在实验过程中，若一种气体极易溶于一种液体，则容易发生倒吸现象，给实验造成危险。

现有4位同学分别设计了一个实验，希望通过观察到的明显现象来说明二氧化碳极易溶于氢氧化钠溶液，设计的装置如下：
其中一位同学向充满二氧化碳的塑料瓶D中加入氢氧化钠溶液，盖紧瓶塞后振荡，如果看到瓶子变瘪了，说明二氧化碳与氢氧化钠溶液发生了反应。

对装置A～C，将能达到实验目的的装置、操作方法和实验现象填入下表(可不填满)：
_______________________________
【答案】
【解析】
【分析】
二氧化碳与氢氧化钠溶液发生反应，将造成密闭系统内气压减小。

【详解】
A中将分液漏斗中的NaOH溶液滴入烧瓶中，由于二氧化碳和氢氧化钠溶液反应，使烧瓶内压强降低，水槽中的水会被倒吸入烧瓶中，能达到实验目的；B中打开试管的橡胶塞，由于二氧化碳和氢氧化钠溶液反应造成试管内压强减小，氢氧化钠溶液会迅速充满试管，能达到实验目的；C中打开橡胶管上的止水夹，将胶头滴管里的氢氧化钠溶液挤入烧瓶中，会导致烧瓶中压强降低，烧瓶中将形成喷泉现象，能达到实验目的。