考点三 硅酸、硅酸盐、无机非金属材料

考点三 硅酸、硅酸盐、无机非金属材料

1 碳、硅元素的酸及其盐 H 2CO 3CO 2＋H 2O ，H 2SiO 3=====△

SiO 2＋H 2O

CO 2＋H 22

CO 3，SiO 2－

3＋2H ＋

===H 2SiO 3↓(可溶性硅酸盐与其他酸反

(1)传统无机非金属材料 ①三种硅酸盐工业生产的比较

②主要用途：陶瓷、玻璃、水泥是主要建材，也广泛应用于生活中。 (2)新型无机非金属材料的种类和用途

①碳化硅具有金刚石结构，可用作磨料。 ②含硅元素4%的硅钢具有导磁性。 ③硅胶具有既耐高温又耐低温的性质。

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(1)无机酸一般易溶于水，而H 2SiO 3却难溶于水。

(2)因H 2CO 3的酸性强于H 2SiO 3，所以在Na 2SiO 3溶液中通入CO 2能发生下列反应：Na 2SiO 3

＋CO 2＋H 2O===H 2SiO 3↓＋Na 2CO 3，但在高温下Na 2CO 3＋SiO 2=====高温

Na 2SiO 3＋CO 2↑也能发生。

(3)Na 2SiO 3的水溶液俗称水玻璃，是一种黏合剂，是制备硅胶和木材防火剂的原料，与玻璃的成分不相同；水玻璃又称为泡花碱，但它却是盐溶液(存放的试剂瓶不能用玻璃塞)，而不是碱溶液。

(4)氧化物形式只表示硅酸盐的组成而不表示其结构，切不可认为硅酸盐是由氧化物混合而成的。

1.思维辨析

(1)玻璃容器可长期盛放各种酸。( )

(2)合成纤维和光导纤维都是新型无机非金属材料。( ) (3)水玻璃俗称泡花碱，是一种纯净物。( ) (4)玻璃是一种晶体，有较高的熔点。( )

(5)新型无机非金属材料具有光学特性、生物功能、电学特性、耐高温、强度高。( ) (6)玛瑙手镯、水晶镜片、玻璃所用材料均为硅酸盐。( ) 答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)× 2．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磨口玻璃塞试剂瓶中

B ．反应①Na 2SiO 3＋H 2O ＋CO 2===Na 2CO 3＋H 2SiO 3↓，反应②Na 2CO 3＋SiO 2=====高温

Na 2SiO 3＋CO 2↑，两反应是相互矛盾的，不可能都能发生

C ．普通玻璃、石英玻璃、水泥等均属于硅酸盐材料

D ．祖母绿的主要成分为Be 3Al 2Si 6O 18，用氧化物形式表示为3BeO·Al 2O 3·6SiO 2 答案 D

解析 硅酸钠有粘性，可以将磨口玻璃塞与试剂瓶粘在一起，导致试剂瓶打不开，故Na 2SiO 3不能保存在磨口玻璃塞试剂瓶中，A 错误；B 项中反应②是在高温下进行的反应，其原因是CO 2为气体，可使平衡正移，促使反应能够进行，B 错误；石英玻璃不属于硅酸盐材料，C 错误。

[考法综述] 随着新能源、新材料、新工艺的发展，高考对硅及其化合物的性质

及无机非金属材料的开发和制取的考查有逐渐增多的趋势。

命题法1 硅酸盐的结构和性质

典例1 胃舒平主要成分是氢氧化铝，同时含有三硅酸镁( Mg 2Si 3O 8·n H 2O)等化合物。 (1)三硅酸镁的氧化物形式为________。

(2)Al 2O 3、MgO 和SiO 2都可以制耐火材料，其原因是________。 a ．Al 2O 3、MgO 和SiO 2都是白色固体 b ．Al 2O 3、MgO 和SiO 2都是金属氧化物 c ．Al 2O 3、MgO 和SiO 2都有很高的熔点

[解析] (1)Mg 2Si 3O 8·n H 2O 改写成氧化物的形式为2MgO·3SiO 2·n H 2O 。 (2)Al 2O 3、MgO 和SiO 2均具有很高的熔点，故可作为耐火材料。 [答案] (1)2MgO·3SiO 2·n H 2O (2)c

【解题法】 硅酸盐改写成氧化物形式的方法

(1)氧化物的书写顺序：活泼金属氧化物―→较活泼金属氧化物―→二氧化硅―→水。 (2)氧化物前计量数的配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置计量数，且不同氧化物间以“·”隔开。

(3)当计量数配置出现分数时应化为整数。如正长石：KAlSi3O8不能写成1

2

K2O·

1

2

Al2O3·3SiO2，应写成K2O·Al2O3·6SiO2。

(4)实例

高岭土(Al2Si2O7·2H2O)⇒Al2O3·2SiO2·2H2O

石棉(CaMg3Si4O12)⇒CaO·3MgO·4SiO2

沸石(Na2Al2Si3O10·2H2O)⇒Na2O·Al2O3·3SiO2·2H2O

云母(KAl3Si3O11·H2O)⇒K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O

命题法2 无机非金属材料

典例2 氮化硅是一种重要的高温结构陶瓷，为立体网状结构的晶体，属于超硬物质，本身具有润滑性，并且耐磨损，抗腐蚀能力强，高温时抗氧化。人们常常利用它来制造轴承、汽轮机叶片、机械密封环、永久性模具等机械构件。

(1)下列有关该陶瓷的说法中正确的是________(填字母，下同)。

A．氮化硅的分子式为Si3N4

B．该陶瓷虽耐高温，但抗震性差、易断裂

C．该陶瓷在高温时，易与氧气反应

D．氮化硅陶瓷制成的机械部件一般不需要润滑剂

(2)氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，但遇上氢氟酸会发生反应：Si3N4＋HF＋H2O―→H2SiO3＋NH4F。下列有关说法中正确的是________。

A．该反应为氧化还原反应

B．该反应配平后的化学计量数依次为1、4、9、3、4

C．氢氟酸是一种超强酸

D．Si3N4为共价化合物，NH4F为离子化合物

(3)氮化硅可由硅的氯化物与氨气在一定条件下反应得到，试写出该反应的化学方程式：_______________________________。

[解析] (1)氮化硅为立体网状结构的晶体，不存在单个分子，Si3N4不是其分子式，而是化学式，A错误；由氮化硅是高温结构陶瓷、抗氧化、有润滑性可知B、C错误，D正确。

(2)Si3N4与HF反应，无元素化合价的变化，A项错误；氢氟酸是一种弱酸，C项错误。

(3)硅的氯化物为SiCl4，根据题意可知化学方程式为3SiCl4＋4NH3=====

一定

条件

Si3N4＋12HCl。

[答案] (1)D (2)BD

(3)3SiCl4＋4NH3=====

一定

条件

Si3N4＋12HCl

【解题法】新型无机非金属材料种类及特性

(1)高温结构陶瓷：如氮化硅陶瓷具有较高的硬度和耐磨性、较强的抗化学侵蚀性和电绝缘性等。

(2)生物陶瓷：对机体无排异反应，不会引起代谢作用异常。

(3)压电陶瓷：具有压电效应。