课件73张PPT。第三节
无机非金属材料 一、 硅酸盐材料
1.无机非金属材料2. 传统无机非金属材料黏土纯碱、石灰石和石英砂Na2SiO3、CaSiO3、SiO2黏土和石灰石【微思考】
普通玻璃是以纯碱、石灰石和石英砂为原料,经混合、粉碎,在玻璃窑中熔融,发生复杂的物理变化和化学变化而制得。你能写出发生反应的化学方程式吗?提示:由原料和玻璃的成分及反应条件“熔融”,可知反
应的化学方程式为
SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2↑,
SiO2+CaCO3 CaSiO3+CO2↑。二、新型无机非金属材料
1.硅和二氧化硅
(1)硅元素的存在与结构二氧化物和硅酸盐第三周期、第ⅣA族(2)单质硅的制备:【微思考】
工业上利用焦炭与SiO2在高温下反应制备粗硅,由此能否说明碳的还原性大于硅?
提示:不能。比较氧化性、还原性的强弱,必须是在通常情况下发生的反应,上述反应是在高温条件下发生的,故不能比较还原性的强弱。(3)硅和二氧化硅的用途2.新型陶瓷3.碳纳米材料
碳纳米材料在_________________等领域有着广阔的应
用前景。能源、信息、医药复合材料【情境·思考】
从陶瓷材料发展的历史来看,经历了三次飞跃。由陶器
进入瓷器这是第一次飞跃;由传统陶瓷发展到精细陶瓷
是第二次飞跃;精细陶瓷粉体的颗粒较大,属微米级
(10-6 m),用新的制备方法把陶瓷粉体的颗粒加工到纳
米级,用这种超细微粉体粒子来制造陶瓷材料,得到新一代纳米陶瓷,这是陶瓷材料的第三次飞跃。纳米陶瓷
具有延展性,有的甚至出现超塑性。纳米陶瓷被称为21世纪陶瓷。试分析传统无机非金属材料和新型无机非金属材料各有什么优点?提示:传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的比较:传统无机非金属材料具有性质稳定、抗腐蚀、耐高温等优点,但质脆,经不起热冲击。新型无机非金属材料除具有传统无机非金属材料的优点外,还有某些特征如:强度高、具有电学、光学特性和生物功能等。知识点 二氧化碳与二氧化硅的性质比较
【重点释疑】
二氧化碳与二氧化硅的性质比较 【知识拓展】硅及其化合物性质的“九大反常”
(1)碳族元素的主要化合价一般是+2、+4价,而硅常见的是+4价。
(2)硅的还原性比碳强,而碳在高温下却能从SiO2中还原出硅。
(3)非金属单质与强碱反应一般不生成氢气,而硅却能与强碱溶液反应产生氢气。(4)非金属单质一般不与非氧化性酸反应,而硅不但能与氢氟酸反应,而且还有H2生成(类似于较活泼金属与酸的置换反应),Si+4HF====SiF4↑+2H2↑。
(5)SiO2是H2SiO3的酸酐,但它不溶于水,不能直接将它与水作用制备H2SiO3。
(6)非金属氧化物的熔、沸点一般较低,但SiO2的熔、沸点却很高。(7)酸性氧化物一般不与酸作用,但SiO2却能与氢氟酸作
用。SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O。
(8)无机酸一般易溶于水,而H2SiO3却难溶于水。
(9)因H2CO3的酸性强于H2SiO3,所以在Na2SiO3溶液中通入
CO2能发生下列反应:Na2SiO3+CO2+H2O====H2SiO3↓+
Na2CO3,但在高温下Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑也能
发生。【思考·讨论】
(1)盛NaOH溶液的试剂瓶一般是玻璃瓶、橡胶塞,你知道这是为什么吗?
提示:试剂瓶的瓶塞一般是毛玻璃,易与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠溶液,从而使瓶塞与瓶壁黏合在一起而难以打开,所以盛NaOH溶液的试剂瓶一般是玻璃瓶、橡胶塞。(2)SiO2既能与NaOH溶液反应,也能与氢氟酸反应,能认为SiO2属于两性氧化物吗?
提示:SiO2不属于两性氧化物。两性氧化物指既能与酸反应,又能与碱反应生成盐和水的氧化物。SiO2能与氢氟酸反应,但并不生成盐和水。【案例示范】
【典例】(2019·嘉兴高一检测)下列叙述正确的是
( )
A.CO2和SiO2都是酸性氧化物,所以两者物理性质相似
B.因为CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2↑,所以硅酸的酸性
比碳酸强C.CO2和SiO2都能与碳反应,且都作氧化剂
D.SiO2既能和NaOH反应,又能和HF反应,所以二氧化硅属于两性氧化物【解题指南】解答本题应注意以下3点:
(1)CO2和SiO2在性质上既有一定的相似性又具有差异性。
(2)由于SiO2和HF反应是SiO2的特殊性质,SiO2与其他酸不反应,所以SiO2不是两性氧化物。
(3)SiO2、CO2与C反应时SiO2、CO2均表现氧化性。【解析】选C。CO2和SiO2都是酸性氧化物、化学性质相似,但物理性质差别很大,A项错误;硅酸的酸性比H2CO3弱,反应之所以发生,是因为CO2为气体,可以脱离反应体系,B项错误;CO2和SiO2与C反应时都作氧化剂,C项正确;SiO2与HF反应时生成的SiF4不是盐,所以SiO2不是两性氧化物,D项错误。 【母题追问】(1)利用化学方程式说明碳酸和硅酸的酸性强弱。
提示:向硅酸钠溶液中通入CO2气体,发生反应Na2SiO3+
CO2+H2O====H2SiO3↓+Na2CO3,根据“较强酸制较弱酸”的原理,可知碳酸的酸性比硅酸强。(2) C项发生的反应中碳的作用是否相同?
提示:相同。反应C+CO2 2CO、2C+SiO2 Si+2CO↑
中碳都作还原剂。【迁移·应用】
2018年 11月5日至7日,世界光纤光缆大会在杭州举行。本次大会以“一个光纤连接的智能世界”为主题,围绕“全球光纤光缆供需走势”、“5G和物联网带来的需求展望”、“一带一路”倡议和“智能制造”等热点议题展开深入讨论与交流。光缆的主要成分为SiO2。下列叙述正确的是 ( )
A.CO2与SiO2都能跟H2O反应生成相应的酸
B.SiO2与CO2都不能与酸反应
C.SiO2与CO2(干冰)都能够与氢氧化钠溶液反应
D.水晶的主要成分是SiC【解析】选C。A项,CO2与水反应,SiO2不与水反应,也不溶于水;B项,SiO2能与HF反应,但CO2不与酸反应;C项,SiO2、CO2均能与NaOH溶液反应:SiO2+2NaOH====
Na2SiO3+H2O,CO2+2NaOH====Na2CO3+H2O;D项,水晶是纯净的SiO2,SiC俗称金刚砂。【补偿训练】
1.(2019·兰州高一检测)下列关于二氧化硅的叙述不正确的是 ( )
①光导纤维主要成分是SiO2,故SiO2可以导电 ②能跟强碱反应,但不能与水反应 ③SiO2的熔、沸点较低 ④既不是酸性氧化物,又不是碱性氧化物
A.②和③ B.①③④ C.②和④ D.只有④【解析】选B。光导纤维只能对光传导;SiO2熔、沸点很高;虽然SiO2不溶于水,但它仍然是酸性氧化物,它是H2SiO3的酸酐。2.硅及其化合物在材料领域中应用广泛。下列说法正确的是( )
A.水晶项链是硅酸盐制品
B.硅单质广泛用于光纤通讯
C.利用盐酸刻蚀石英制作艺术品
D.水泥、玻璃、陶瓷属于传统无机非金属材料【解析】选D。水晶项链主要成分是二氧化硅,A错;光纤是由二氧化硅制造而成的,B错;石英中的二氧化硅不与盐酸反应,C错。3.下列关于碳和硅的叙述中,正确的是 ( )
A.其氧化物都能与NaOH溶液反应
B.其单质在加热时都能跟O2反应
C.其氧化物都能溶于水生成相应的酸
D.碳和硅两种元素共有两种单质【解析】选B。CO与NaOH溶液不反应,A错误;SiO2与水不反应,C错误;碳有多种同素异形体,D错误。 【素养提升】
“玛瑙”早期被书写成“马脑”。因“色如马脑,故从彼名”。自佛经传入中国后,翻译人员考虑到“马脑属玉石类”,于是巧妙地译成“玛瑙”。玛瑙的主要成分为二氧化硅,由于与水化二氧化硅(硅酸)交替而常重复成层。因其夹杂氧化金属,颜色可从极淡色以至暗色。想一想如何由二氧化硅制取硅酸(H2SiO3)?提示:二氧化硅不与水反应,故应先与碱(如NaOH溶液)反应生成硅酸盐,再与酸(如盐酸)反应生成硅酸。【课堂回眸】课题任务:以硫及其化合物、氮及其化合物的知识为载体,解决酸雨的防治问题 【情境创设】
柳州蝶变:从“酸雨之都”到“宜居花城”
在上世纪80至90年代,广西柳州传统重工业聚集,粗放
型发展模式使大气遭到严重污染,年酸雨出现频率最高
达98%,被列为全国四大“酸雨之都”之一。作为广西
最大的工业基地和西南工业重镇,柳州市多年来一直努力在工业发展与环境保护之间寻求平衡,现已成为践行
绿色发展理念的城市典范。近20多年来,柳州市经过酸雨治理、生态建设和新型工业化探索,已经由过去的“酸雨之都”蜕变为“宜居花城”。 在绿色发展理念的指引下,柳州实现了经济效益与环境效益的统一,工业发展与生态环境的良性互动,走出了一条“生态工业城”的发展新路。如今柳州已成为国家低碳试点城市、国家循环经济示范城市。 【素养解读】
1.核心素养:
(1)科学探究与创新意识:能发现和提出有探究价值的问题,能从问题和假设出发,依据研究目的,设计探究方案。
(2)科学态度与社会责任:具有探索未知、崇尚真理的意识;具有节约资源、保护环境的可持续发展意识。2.素养目标:
通过课题的探究学习,掌握硫、氮及其化合物的相关知识,初步养成绿色应用意识,增强社会责任感。 【素养探究】
【探究一】酸雨成分的分析
1.某同学查阅资料得知:酸雨是指pH小于5.6的雨雪或
其他形式的降水。雨、雪等在形成和降落过程中,吸收
并溶解了空气中的二氧化硫、氮氧化合物等物质,形成
了pH低于5.6的酸性降水。中国的酸雨多为硫酸型酸雨,少为硝酸型酸雨,此外,各种机动车排放的尾气也是形成酸雨的重要原因。(1)酸雨是指pH小于5.6的雨雪或其他形式的降水。以5.6为标准是因为正常雨水的pH大约为5.6,请分析原因。
提示:空气中含有CO2, CO2与雨水反应生成碳酸,故雨水的pH约为5.6。(2)“硝酸型酸雨”是如何形成的?
提示:氮的氧化物NO2、NO与雨水反应生成硝酸,使雨水的pH小于5.6,发生的反应为2NO+O2==== 2NO2、3NO2+H2O====2HNO3+NO。(3)某测定酸雨的站点对取得的酸雨样品进行了pH的测定,随时间推移,得到了如下实验数据。试分析酸雨的类型、形成原因及pH随时间变化的原因。提示:隔一段时间检测,发现pH逐渐减小,酸性增强,发生的反应为2H2SO3+O2====2H2SO4,酸雨样品中的H2SO3逐渐被氧化成H2SO4,使溶液的酸性增强,由此可以得出酸雨形成过程为二氧化硫与水反应SO2+H2O====H2SO3,酸雨为硫酸型酸雨。(4)如何设计实验证明(3)中的结论,写出你的思路,并与同学们进行交流。
提示:①取一定量上述雨水,加入足量盐酸,再加热将产生的气体通入品红溶液中,品红溶液褪色;②取①反应后的雨水于另一试管中,加入BaCl2溶液,产生白色沉淀;如图:【探究二】防止酸雨的措施的选择
2.通过近20年的治理,柳州空气的二氧化硫含量已于2006年达标。
(1)把煤燃烧产生的废气通入CaCO3与水形成浆状物,可以起到很好的脱硫效果,同时制得副产品石膏。试写出有关反应的化学方程式。提示:由于亚硫酸的酸性大于碳酸,故发生的反应为SO2+ CaCO3====CaSO3+CO2,CaSO3再被氧气氧化:2CaSO3+
O2====2CaSO4。(2)为了持续打好环保战,柳州市政府推广绿色低碳的出行方式,大力支持当地清洁车辆的生产与使用。如使用纯电动汽车,这些措施可以大大减少汽车尾气的排放,汽车尾气的主要污染气体有哪些?造成的主要环境危害有哪些?提示:汽车尾气的主要污染气体为CO、NO、NO2等,对环境的主要危害有光化学烟雾、酸雨等。(3)为了彻底修复城市生态,进一步改造城市风貌,柳州市不仅做了“节能减排”的减法,还进行“绿色覆盖”的加法,实施了一系列城市绿化建设工程。这些做法体现了什么环境治理的思想?
提示:柳州市的做法体现了环境治理的两种措施:①控制进入大气、土壤和水体的碳、硫和氮等化合物的量;②增强生态系统对碳、硫和氮等化合物的吸收能力。【探究三】迁移应用
3.水华指淡水水体中藻类大量繁殖的一种自然生态现象,是藻类大量繁殖后使水体呈现蓝色或绿色的一种现象。你能解释原因吗?可以采取什么措施防止这种现象的发生?提示:水华主要是由于生活及工农业生产中含有大量氮、磷的废污水进入水体后,水体富营养化,引起藻类大量繁殖。为了防止水体富营养化可采取以下措施:①严控水域附近建设氮肥厂、磷肥厂;②禁止含磷洗涤剂的使用;③工业、生活废水去营养化处理;④合理使用氮肥、磷肥。 【素养评价】
1.科学态度与社会责任—水平2:运用所学的化学知识和方法解释生产、生活中简单的化学问题;在实践中逐步形成节约成本、循环利用、保护环境等观念。
2.科学探究与创新意识—水平4:能根据文献和实际需要提出综合性的探究课题,根据假设提出多种探究方案,并评价和优化方案。3.科学态度与社会责任—水平3:具有理论联系实际的观念,有将化学成果应用于生产、生活的意识,能依据实际条件并运用所学的化学知识和方法解决生产、生活中简单的化学问题。温馨提示：
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课堂检测·素养达标
1.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
【解析】选B。由题目信息中“连续纤维增韧”可知,该航天服的韧性很好,质地并不是很脆,B错误。
2.下列试剂中,能用带玻璃塞的试剂瓶贮存的是 ( )
A.氢氟酸 B.氢氧化钠溶液 C.盐酸 D.水玻璃
【解析】选C。氢氟酸应该保存在塑料瓶中;保存氢氧化钠溶液用橡胶塞或软木塞;水玻璃具有黏性,能使玻璃瓶与瓶塞牢固地黏在一起,也应该用橡胶塞或软木塞。
3.(2019·合肥高一检测)下列反应不能一步完成的是 ( )
A.SiO2→Na2SiO3 B.SiO2→H2SiO3
C.Na2SiO3→H2SiO3 D.H2SiO3→SiO2
【解析】选B。二氧化硅可与氢氧化钠直接反应生成硅酸钠;Na2SiO3溶液中通入CO2或加入盐酸都可以生成H2SiO3;硅酸可直接加热分解生成二氧化硅,故只有B符合题意。
4.下列关于无机非金属材料的说法中正确的是 ( )
A.传统无机非金属材料是指:光导纤维、玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料
B.新型无机非金属材料虽然克服了传统无机非金属材料的缺点,但强度比较差
C.高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点
D.传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分都是硅酸盐
【解析】选C。A项中,光导纤维是新型无机非金属材料;B项中,强度比较差是错误的;D项中新型无机非金属材料中的光导纤维、单晶硅等其成分都不是硅酸盐。
5.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
(2)SiO2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。?
(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+SiO2Si+2CO↑制备硅单质,该反应中所含元素化合价升高的物质是_____________________________________(填化学式,下同),氧化剂是________________。?
【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。(2)SiO2与NaOH溶液反应的化学方程式为SiO2+2NaOHNa2SiO3+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。(3)Na2SiO3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。
答案:(1)D (2)SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O 氢氟酸
(3)防火剂 (4)C SiO2
【补偿训练】
(2018·长春高一检测)晶体硅是一种重要的非金属材料,制备纯硅的主要步骤如下:
①高温下用过量的碳还原二氧化硅制得粗硅,同时得到一种可燃性气体;②粗硅与干燥的HCl气体反应制得SiHCl3(Si+3HClSiHCl3+H2);③SiHCl3与过量的H2在1 100～1 200 ℃的温度下反应制得纯硅,已知SiHCl3能与水剧烈反应,在空气中易自燃。
请回答:
(1)第一步制取粗硅反应的化学方程式为__________________________。?
(2)粗硅与HCl气体反应完全后,经冷凝得到的SiHCl3(沸点33.0 ℃)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)实验室用SiHCl3与过量的H2反应制取纯硅装置如图所示(加热和夹持装置略去):
①装置B中的试剂是____________________,装置C中的烧杯需要加热,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是______________________。?
③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________________________。?
【解析】(1)粗硅的制取是用碳还原二氧化硅,化学方程式为SiO2+2CSi+
2CO↑。(2)SiHCl3与SiCl4、HCl沸点相差很大,可用分馏法提纯SiHCl3。(3)①因SiHCl3与水剧烈反应,故A中产生的H2必须干燥,因此B中的试剂为浓硫酸,且C中烧瓶需加热,其目的是使SiHCl3汽化,加快其与H2的反应速率。②石英管中产生的物质应为硅,故D中有固体产生,由题给信息,制纯硅的反应条件为
1 100～1 200 ℃,此温度下普通的玻璃容易软化。③因高温下H2与O2反应容易爆炸,故还应排尽装置中的空气。
答案:(1)SiO2+2CSi+2CO↑ (2)分馏(或蒸馏)
(3)①浓硫酸 使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化 ②有固体物质生成 在题给反应温度下(1 100～1 200 ℃),普通的玻璃会软化 SiHCl3+H2Si+3HCl
③排尽装置中的空气
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课时素养评价 七
无机非金属材料
(30分钟 50分)
一、选择题(本题包括4小题,每小题5分,共20分)
1.(2019·聊城高一检测)《天工开物》记载:“凡埏泥造瓦,掘地二尺余,择取无沙黏土而为之”,“凡坯既成,干燥之后,则堆积窖中燃薪举火”,“浇水转釉(主要为青色),与造砖同法”。下列说法错误的是 ( )
A.沙子和黏土的主要成分为硅酸盐
B.“燃薪举火”使黏土发生复杂的物理、化学变化
C.烧制后自然冷却成红瓦,浇水冷却成青瓦
D.黏土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料
【解析】选A。A项,沙子的主要成分是二氧化硅,不是硅酸盐,错误;B项,硅酸盐工业煅烧过程中发生一系列复杂的物理、化学变化,正确;C项,自然冷却生成的物质中铁元素为+3价,所以为红瓦,浇水过程中,水在高温下与碳反应生成还原性气体CO,Fe3+被还原为Fe2+,所以成青瓦,正确;D项,砖瓦和陶瓷的主要原料为黏土,正确。
【补偿训练】
下列物质的主要成分不是SiO2的是 ( )
A.水晶 B.石英 C.玛瑙 D.晶体硅
【解析】选D。晶体硅的成分是单质硅,不是二氧化硅。
2.(2019·柳州高一检测)硅及其化合物是人类文明的重要物质。下列说法正确的是 ( )
A.陶瓷、水晶、水泥、玻璃都属于硅酸盐
B.水玻璃是纯净物,可用于生产黏合剂和防火剂
C.SiO2熔点比CO2高
D.高纯硅可用于制造光导纤维,高纯二氧化硅可用于制造太阳能电池
【解析】选C。水晶的主要成分为SiO2,其不属于硅酸盐,A项错误;水玻璃是Na2SiO3的水溶液,属于混合物,B项错误;用于制造光导纤维的是二氧化硅,用于制造太阳能电池的是高纯硅,D项错误。
【补偿训练】
下列关于硅酸盐的说法正确的是 ( )
A.硅酸盐中的阴离子都是Si
B.硅酸盐都难溶于水
C.通常用氧化物的形式表示硅酸盐的组成,说明硅酸盐就是由各种氧化物组成的
D.Na2SiO3的水溶液可用作黏合剂
【解析】选D。只有很简单的硅酸盐中的阴离子才是Si,A错;简单的硅酸盐可溶于水,B错;用氧化物的形式表示硅酸盐的组成是为了简化、直观,并不是说硅酸盐就是由氧化物组成的,C错。
3.下列属于新型无机非金属材料的是 ( )
A.光学玻璃 B.水泥
C.陶瓷 D.新型陶瓷
【解析】选D。光学玻璃是传统无机非金属材料,故A错误;水泥是传统无机非金属材料,故B错误;陶瓷是传统无机非金属材料,故C错误;新型陶瓷是新型无机非金属材料,故D正确。
4.(2019·徐州高一检测)证明生石灰中既混有石英,又混有石灰石的正确方法是
( )
A.加入过量的盐酸,观察是否有气泡冒出
B.加入过量的烧碱溶液,观察是否有固体溶解
C.加热至高温,观察是否有气泡冒出,是否有硅酸钙生成
D.先加过量的盐酸搅拌,观察是否有不溶物剩余及气泡出现;若有不溶物则滤出,投入氢氧化钠溶液中看其是否溶解
【解析】选D。SiO2不溶于除氢氟酸以外的酸,CaO、CaCO3均可溶于盐酸,且CaCO3溶于盐酸时会有气泡产生,SiO2能溶于NaOH溶液。
二、非选择题(本题包括1小题,共10分)
5.在半导体工业中有这样一句话:“从沙滩到用户”。
其中由粗硅制纯硅的常用方法为Si(粗)+2Cl2SiCl4,SiCl4+2H2Si(纯)+
4HCl。若在25 ℃ 101 kPa条件下反应生成HCl气体49 L(注:25 ℃ 101 kPa条件下气体摩尔体积为24.5 L·mol-1),则:
(1)反应生成HCl气体的质量为________,两反应共转移电子的个数为________。?
(2)反应生成的HCl气体溶于127 mL水中,得到密度为1.20 g·mL-1的盐酸,此盐酸的物质的量浓度为________。?
(3)“从沙滩到用户”涉及多个反应,其中制取粗硅的反应方程式为_______
________________。?
纯净的石英与烧碱反应可以制得水玻璃,反应的离子方程式为______________
________________。?
【解析】(1)25 ℃101 kPa条件下气体摩尔体积为24.5 L·mol-1,49 L HCl气体的物质的量为2 mol,其质量为2 mol×36.5 g·mol-1=73 g,两个反应共转移电子个数为4 NA。
(2)溶质质量为73 g,水的质量为127 g,所以溶液体积为= L,则盐酸的物质的量浓度是=12 mol·L-1。
(3)制取粗硅是用碳还原二氧化硅,其方程式为SiO2+2CSi(粗)+2CO↑,石英的主要成分是SiO2,与烧碱反应制取水玻璃,反应的离子方程式为SiO2+2OH-Si+H2O。
答案:(1)73 g 4 NA (2)12 mol·L-1
(3)SiO2+2CSi(粗)+2CO↑
SiO2+2OH-Si+H2O
一、选择题(本题包括1小题,共5分)
6.(2019·芜湖高一检测)由二氧化硅制高纯硅的流程如下,下列判断中错误的是 ( )
A.①②③均属于氧化还原反应
B.H2和HCl均可循环利用
C.SiO2是一种坚硬难熔的固体
D.SiHCl3摩尔质量为135.5 g
【解析】选D。反应①②③中,都有元素化合价的升降,均属于氧化还原反应,A正确;生成的H2和HCl分别在反应③②中应用,B正确;SiO2的熔沸点很高,C正确;摩尔质量的单位是g·mol-1,D错误。
【互动探究】(1)上述过程②中HCl可以用Cl2代替,试写出反应的化学方程式。
提示:Si(粗)+2Cl2SiCl4。
(2)上述过程①中能否说明Si的还原性小于C?
提示:不能。比较还原性强弱必须在通常条件下,上述过程中①是在高温条件下进行的。
二、非选择题(本题包括1小题,共15分)
7.稻壳,是大米外面的一层壳。可以用来做酱油、酒以及发电,装成袋也可以种植平菇。稻壳是由外颖、内颖、护颖和小穗轴等几部分组成,外颖顶部之外长有鬓毛状的毛。
高纯二氧化硅可用来制造光纤。某稻壳灰的成分为:
组分
SiO2
C
Na2O
K2O
Al2O3
Fe2O3
质量分
数(%)
59.20
38.80
0.25
0.50
0.64
0.61
通过如下流程可由稻壳灰制备较纯净的二氧化硅。
请回答下列问题:
(1)根据氧化物的性质进行分类,稻壳灰中涉及的氧化物最多有几类?
(2)步骤①中涉及SiO2的什么性质?写出有关离子反应方程式。
(3)通过流程分析滤渣A的成分是什么?
(4)写出步骤③反应的化学方程式。
(5)实验室进行步骤③用到的仪器有哪些?
【解析】(1)二氧化硅为酸性氧化物,氧化钠、氧化钾、氧化铁为碱性氧化物,氧化铝为两性氧化物,所以最多涉及3种氧化物;(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,离子方程式:SiO2+2OH-Si+H2O;(3)氧化钠、氧化钾均能与水反应生成可溶性碱,氧化铝为两性氧化物能够与强碱反应生成可溶性偏铝酸盐,二氧化硅为酸性氧化物与氢氧化钠反应生成可溶性硅酸钠,三氧化二铁与氢氧化钠不反应,所以过滤的滤渣A为Fe2O3、C;(4)硅酸不稳定,受热易分解生成二氧化硅和水,方程式:H2SiO3H2O+SiO2;(5)灼烧固体需要的仪器有:坩埚钳、酒精灯、三脚架、坩埚、泥三角。
答案:(1)3 (2)酸性氧化物的性质
SiO2+2OH-Si+H2O
(3)Fe2O3、C
(4)H2SiO3H2O+SiO2
(5)坩埚钳、酒精灯、三脚架、坩埚、泥三角
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