〖2021年整理〗《《硅酸盐材料》精品讲义》优秀教案

硅酸盐材料
【学习目标】
1、了解硅酸盐的概念，会用氧化物表示硅酸盐的组成
2、掌握三大传统无机非金属材料，熟悉常见的新型无机非金属材料
【主干知识梳理】
一、硅酸盐材料
1、无机非金属材料
1元素组成：无机非金属材料一般含有硅、氧元素
2特点：具有耐高温、抗腐蚀、硬度高等特点，以及特殊的光学、电学等性能
3物质组成：传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料，如：制作餐具的陶瓷、窗户上的玻璃、建筑用的水泥2、硅酸盐
1概念：由硅、氧和金属组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分
2性质：硅酸盐性质稳定，熔点较高，多数难溶于水
3硅酸盐的结构：在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体，Si在中心，O在四面体的4个顶角；许多这样的四
面体还可以通过顶角的O相互连接。

其结构示意图为
4表示方法：硅酸盐矿物的成分复杂，多用氧化物的形式表示它们的组成
表示顺序是：活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水，但化学式前面的系数不能为分数
例如：硅酸钠Na2SiO3表示：Na2O·SiO2镁橄榄石Mg2SiO4 表示：2MgO·SiO2高岭石A2Si2O5OH4表示：A2O3·2SiO2·2H2O 正长石KASi3O8表示：K2O·A2O3·6SiO2
钾云母KH2A3Si3O12表示：K2O·3A2O3·6SiO2·2H2O
3、最简单的硅酸盐——Na2SiO3
1俗名：泡花碱，水溶液俗称水玻璃
2物理性质：白色固体，可溶于水
3化学性质
①与酸反应：Na2SiO3＋2HC===2NaC＋H2SiO3胶体
②与CO2反应：Na2SiO3＋CO2少量＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3胶体
Na2SiO3＋2H2O＋2CO2过量===H2SiO3胶体＋2NaHCO3
4用途：①制硅酸；②黏合剂矿物胶；③耐火阻燃材料；④防腐剂
4、传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料
263824等，下列说法或分析不正确的是
A．辉石、斜长石及橄榄石均属于硅酸盐
B．斜长石的氧化物形式可表示为K2O·A2O3·6SiO2
C．铁橄榄石Fe2SiO4中铁为＋2价
D．月球上有游离态铁是因为月球上铁的活动性比地球上铁的活动性弱
3、下列有关普通玻璃的说法不正确的是
A．制普通玻璃的原料主要是纯碱、石灰石和石英
B．玻璃在加热熔化时有固定的熔点
C．普通玻璃的成分主要是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅
D．盛放烧碱溶液的试剂瓶不用玻璃塞，是为了防止烧碱跟二氧化硅反应生成硅酸钠而使瓶塞与瓶口粘在一起4、硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤。

在无机非金属材料中，硅一直扮演着主角。

下面几种物质中含有硅单质的是
A．玛瑙B．光导纤维C．太阳能电池D．水晶
5、宇航员在升空、返回或遇到紧急情况时，必须穿上10公斤重的航天服，我国宇航员的航天服是由我国科学家
研制的新型“连续纤维增韧”航空材料做成的，主要由碳化硅、陶瓷和碳纤维复合而成。

下列相关叙述错误的是A．它耐高温、抗氧化B．它比钢铁轻，但质地较脆
C．它没有固定熔点D．它是一种新型无机非金属材料
6、金华市博物馆陈列着大量明清砖瓦和精美瓷器婺州窑。

下列说法不正确的是
A．古代的陶瓷、砖瓦都是硅酸盐产品
B．普通玻璃的主要成分是SiO2
C．工业上制取水泥的主要原料为黏土、石灰石
D．婺州窑胎体的原料为高岭土[A2Si2O5OH4]，以氧化物形式表示：A2O3·2SiO2·2H2O
7、下列说法不正确的是
A．水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐产品
B．大多数硅酸盐的性质稳定
C．透闪石的化学成分为Ca2Mg5Si8O22OH2，将其写成氧化物的形式为2CaO·5MgO·8SiO2·H2O
D．新型陶瓷材料包括高温结构陶瓷、生物陶瓷、压电陶瓷等
8、绿柱石又称绿宝石，其主要成分为Be n A2[Si6O18]，也可以用二氧化硅和金属氧化物的形式表示，则n为A．1 B．2 C．3 D．4
9、下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是
A．水玻璃是一种矿物胶，既不易燃烧也不受腐蚀B．水泥、玻璃、沙子都是硅酸盐制品
C．高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维D．陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料
10、硅是构成无机非金属材料的一种主要元素，下列有关硅的化合物的叙述错误的是
A．氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，其化学式为Si3N4
B．碳化硅SiC的硬度大，熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承
C．光导纤维是一种新型无机非金属材料，其主要成分为SiO2
D．二氧化硅为立体网状结构，其晶体中硅原子和硅氧单键个数之比为1∶2
11、青石棉是一种致癌物质，是《鹿特丹公约》中受限制的46种化学品之一，其化学式为Na2Fe5Si8O22OH2。

青
石棉用稀硝酸溶液处理时，还原产物只有NO，下列说法不正确的是
A．青石棉是一种硅酸盐材料B．青石棉中含有一定量的石英晶体
C．青石棉的化学组成可表示为Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O D．1mo青石棉能使1moHNO3被还原
12、在水玻璃中通入少量CO2气体，充分反应后加热蒸干，再高温充分灼烧，冷却后所得的固体物质为A．Na2SiO3B．Na2SiO3与Na2CO3 C．SiO2与Na2CO3D．SiO2、Na2SiO3及Na2CO3 13、现有硅酸钠、石灰石、二氧化硅三种白色粉末，只用一种试剂就可以将它们鉴别开，该试剂是
A．纯水B．盐酸C．硝酸银溶液D．碳酸钠溶液
14、下列有关硅及其化合物的说法中正确的是
A．硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在带有磨口玻璃塞的试剂瓶中
B．氢氟酸可用带橡胶塞的玻璃试剂瓶保存
C．普通玻璃、石英玻璃、水泥等均属于硅酸盐材料
D．水玻璃在空气中变质生成H2SiO3沉淀
15、下列关于硅及其化合物的说法中，正确的是
A．硅可用于制造光导纤维
B．水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品
C．可用反应Na2SiO3＋2HC===2NaC＋H2SiO3胶体制取硅酸
D．SiO2既能与HF反应又能与强碱反应，所以SiO2是两性氧化物
16、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
17、硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上
1下列物质不属于硅酸盐的是________
A．陶瓷B．玻璃C．水泥D．生石灰
2SiO2是玻璃的主要成分之一，SiO2和CO2都属于酸性氧化物，性质相似，SiO2与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为_________________，工艺师常用________填物质名称来雕刻玻璃，其反应方程式为______________
3用Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明Na2SiO3可用作________
4工业上常利用反应2C＋SiO2错误!L 1 mo·L－1的盐酸中充分溶解，最终得到不溶氧化物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：
①
oNa2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O跟硝酸反应时，失去3mo电子，故能使1moHNO3被还原。

12、A。

解析：通入少量CO2气体时，发生的反应为Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3胶体，加热后H2SiO3分解为SiO2和H2O，再高温灼烧，SiO2与Na2CO3反应生成Na2SiO3和CO2。

13、B。

解析：硅酸钠、石灰石、二氧化硅中后两种难溶于水；硅酸钠溶液与盐酸反应会出现白色胶状沉淀，后两种与盐酸反应分别出现气体和无明显现象；硅酸钠溶液可与硝酸银溶液反应生成白色沉淀，其余无明显现象；加入碳酸钠溶液后均无明显现象。

14、D。

解析：A项，Na2SiO3溶液具有黏合性，错误；B项，氢氟酸与玻璃中的SiO2反应，不能用玻璃瓶保存氢氟酸，错误；C项，石英玻璃不属硅酸盐材料，错误。

15、C。

解析：SiO2可用于制光导纤维，而硅用于半导体材料，故A错误；水晶主要成分为SiO2，不属于硅酸盐，故B错误；SiO2能与HF反应生成四氟化硅和水，不是盐和水，且二氧化硅只能与一种酸反应，不是两性氧化物，属于酸性氧化物，故D错误。

16、D。

解析：光导纤维不具有导电性，D不正确。

17、1D
2SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O氢氟酸SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
3防火剂
4C SiO2
解析：1生石灰是CaO，为碱性氧化物且不含硅元素，不属于硅酸盐。

2SiO2与NaOH溶液反应的化学方程式为SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。

由于SiO2能溶于氢氟酸，因此工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃。

3Na2SiO3水溶液又称“水玻璃”，具有阻燃的功能，因此可用作防火剂。

4题给反应中C碳被氧化；SiO2中＋4价的硅被还原，因此SiO2作氧化剂。

18、1AC
2①3SiO2＋2N2＋6C错误!错误!错误!错误!o×28 g·mo－1∶6 mo×12 g·mo－1＝7∶9。

19、1810 g·mo－1
282CaO·5MgO·8SiO2·H2O
解析：1由白玉的化学式CaMgSio该物质在灼烧时发生反应生成1 mo水。

n H2O＝m/M＝g÷18 g·mo－1＝mo，所以白玉的物质的量也是mo。

故白玉的摩尔质量为g÷ mo＝810 g·mo－1。

2n白玉＝g÷810 g·mo－1＝mo，其中
SiO2的物质的量为g÷60 g·mo－1＝mo。

因此1 mo白玉中含有Si的物质的量为mo÷ mo×1 mo＝8 mo，即o－1＝mo，因此与白玉反应后过量的HC的物质的量为mo，则白玉消耗的HC的物质的量为1 mo·L－1× L－mo＝mo，故1 mo白玉参加反应需要消耗的HC的物质的量为mo÷ mo×1 mo＝14 mo。

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C－，故n Ca2＋＋n Mg2＋＝14 mo÷2＝7 mo，即＋＝7，再结合相对分子质量40＋24＋28×8＋16×22＋17×2＝810，两式联立求解，可得＝2，＝5。

所以白玉的化学式为Ca2Mg5Si8O22OH2，用氧化物的组合形式表示为2CaO·5MgO·8SiO2·H2O。

2021SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O氢氟酸
2防火剂3C SiO2
解析：1SiO2与NaOH溶液反应的化学方程式为SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。

由于SiO2能溶于氢氟酸，因此工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃。

2Na2SiO3的水溶液又称“水玻璃”，它具有阻燃的功能，因此可作防火剂。

3反应中C被氧化，SiO2被还原，因此SiO2作氧化剂。

21、1浓硫酸使滴入烧瓶中的SiHC3气化
2有固体物质生成SiHC3＋H2错误!错误!错误!错误!错误!错误!错误!
o
2A＋6HC===2AC3＋3H2↑
错误!错误!
Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑
错误!
据题意有错误!
解得错误!
A%＝错误!×100%＝%
Si%＝1－%＝%。