5.3 无机非金属材料（Word导学案）-【步步高】2023-2024学年高一化学必修第二册学习笔记（人教版2019，通用）

第三节　无机非金属材料 [核心素养发展目标]　1.了解传统无机非金属材料的原料、成分、性能及其在生产中的应用。2.了解硅、二氧化硅的结构、性质及其在生产中的应用。3.知道几种常见的新型无机非金属材料的成分及在生产中的应用。 一、硅酸盐材料 1．无机非金属材料 从组成上看，许多无机非金属材料含有硅、氧等元素，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。 2．常见的硅酸盐材料 陶瓷 普通玻璃 普通水泥 原料 黏土 纯碱(Na2CO3)、石灰石(CaCO3)、石英砂(SiO2) 主要原料：石灰石、黏土 辅料：适量的石膏 设备 陶瓷窑 玻璃窑 水泥回转窑 主要成分 含水的铝硅酸盐 硅酸钠(Na2SiO3)、硅酸钙(CaSiO3)、二氧化硅(SiO2) — 性能 耐高温、硬度大、耐腐蚀、性质稳定 透光性好、硬度大、无固定熔点 遇水逐渐变硬(水硬性)，硬化后性质稳定 用途 建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等 建筑材料、光学仪器、各种器皿、制造玻璃纤维等 大量用于建筑和水利工程 思考1　普通玻璃以纯碱、石灰石和石英砂为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融，发生复杂的物理和化学变化而制得。写出其中发生反应的化学方程式。 提示　Na2CO3＋SiO2CO2↑＋Na2SiO3、CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑。 思考2　为什么陶瓷、玻璃、水泥都具有硬度高、难溶于水、耐高温、耐腐蚀等特点？ 提示　在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体(结构如图所示)： 硅氧四面体结构的特殊性，决定了硅酸盐材料大多具有硬度高、难溶于水、耐高温、耐腐蚀等特点。 1．判断正误 (1)汉代烧制出的“明如镜、声如磬”的陶瓷，其主要原料是黏土(　　) (2)传统无机非金属材料陶瓷、水泥、玻璃的主要成分都是硅酸盐(　　) (3)玻璃和水泥生产中都发生复杂的物理和化学变化(　　) (4)陶瓷、玻璃、水泥的生产都需要在高温下进行(　　) 答案　(1)√　(2)√　(3)√　(4)√ 2．硅酸钠(俗名泡花碱)是一种最简单的硅酸盐，硅酸钠易溶于水，其水溶液俗称水玻璃，具有黏结力强、耐高温等特性，常用作黏合剂和防火剂。 (1)硅酸钠溶液与盐酸反应生成硅酸(H2SiO3)沉淀，其离子方程式是SiO＋2H＋===H2SiO3↓。 (2)过量的二氧化碳通入硅酸钠溶液中，反应的离子方程式是SiO＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2HCO。 3．(2023·日照高一月考)“九秋风露越窑开，夺得千峰翠色来”是赞誉越窑秘色瓷的诗句，描绘我国古代精美的青瓷工艺品。玻璃、水泥和陶瓷均为硅酸盐制品，下列有关说法正确的是(　　) A．玻璃是人类最早使用的硅酸盐制品 B．制水泥的原料为纯碱、石灰石和石英砂 C．硅酸盐制品的性质稳定、耐高温 D．沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐 答案　C 解析　陶瓷是人类最早使用的硅酸盐制品，A项错误；纯碱、石灰石和石英砂是制玻璃的原料，而制水泥的原料是黏土和石灰石，B项错误；硅酸盐制品性质稳定、耐高温，C项正确；沙子的主要成分是SiO2，黏土的主要成分是硅酸盐，D项错误。 硅酸(H2SiO3)的性质 (1)难溶于水的弱酸，其酸性不能使石蕊溶液变红； (2)与碱反应：H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O； (3)不稳定，受热易分解：H2SiO3H2O＋SiO2。 二、新型无机非金属材料 1．硅和二氧化硅 (1)硅 硅元素位于元素周期表第三周期、第ⅣA族，处于金属与非金属的过渡位置。其单质的导电性介于导体与绝缘体之间，是应用最广泛的半导体材料。 (2)粗硅的制备 工业上用焦炭还原石英砂可以制得含少量杂质的粗硅，化学方程式：SiO2＋2CSi＋2CO↑。 思考1　高纯度单晶硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料，它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。它可以按下列方法制备： 其中涉及的主要反应的化学方程式是什么？ 提示　①SiO2＋2CSi＋2CO↑；②Si＋3HCSiHCl3＋H2；③SiHCl3＋H2 Si＋3HCl。 思考2　阅读情景素材，回答下列问题： 素材1　SiO2是一种酸性氧化物，能与强碱溶液反应。例如，SiO2与NaOH溶液反应可生成Na2SiO3。 素材2　氢氟酸是HF的水溶液，可与SiO2发生反应生成SiF4气体和水，可以用氢氟酸溶蚀玻璃生产磨砂玻璃。 (1)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生成盐和水，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。 (2)能否用玻璃试剂瓶盛放氢氟酸？若不能，写出化学方程式，简述理由。 提示　不能，玻璃中含有二氧化硅，能被氢氟酸腐蚀，发生反应的化学方程式为SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。 (3)为什么不能用磨口玻璃塞的试剂瓶盛放氢氧化钠溶液？ 提示　NaOH能与磨口玻璃塞中的SiO2反应，生成具有黏性的Na2SiO3，把瓶塞与瓶口黏结在一起。 (4)SiO2属于酸性氧化物，能否用SiO2与水直接反应制取H2SiO3？由SiO2如何来制取H2SiO3？用化学方程式表示。 提示　不能，因为SiO2与水不反应。SiO2Na2SiO3H2SiO3。化学方程式为SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓。 SiO2的性质 (3)硅和二氧化硅的用途 ①高纯硅用于制造芯片和硅太阳能电池。 ②二氧化硅用于生产光导纤维。 2．新型陶瓷 新型陶瓷在组成上不再限于传统的硅酸盐体系，在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能。 新型材料 成分 性能 主要应用 金刚砂 碳化硅(SiC) 硬度大、耐高温、抗氧化 砂纸和砂轮的磨料、耐高温半导体材料等 高温结构陶瓷 碳化硅、氮化硅或某些金属氧化物 耐高温、抗氧化、耐腐蚀 火箭和汽车发动机、高温电极材料等 压电陶瓷 钛酸盐、锆酸盐等 能实现机械能与电能的相互转化 滤波器、扬声器、超声波探伤器和点火器等 透明陶瓷 氧化铝、氧化钇等氧化物透明陶瓷；氮化铝、氟化钙等非氧化物透明陶瓷 具有优异的光学性能、耐高温、绝缘性好 高压钠灯、激光器、高温探测窗等 超导陶瓷 — 某一临界温度下具有超导性 可用于电力、交通、医疗等领域 3.碳纳米材料 碳纳米材料主要包括富勒烯、碳纳米管、石墨烯等，广泛应用于能源、信息、医药等领域。 新型材料 结构 性能 用途 富勒烯 由碳原子构成的一系列笼形分子的总称，如C60 — 制碳纳米材料 碳纳米管 由石墨片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径 比表面积大，有相当高的强度和优良的电学性能 生产复合材料、电池和传感器等 石墨烯 只有一个碳原子直径厚度的单层石墨 电阻率低、热导率高，具有很高的强度 光电器件、超级电容器、电池、复合材料等 1．判断正误 (1)晶体硅熔点高、硬度大，故可用作半导体材料(　　) (2)石英砂可用于生产单晶硅(　　) (3)二氧化硅是酸性氧化物，所以能溶于水且可与水反应生成硅酸(　　) (4)氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料(　　) (5)向硅酸钠溶液中通入适量CO2，出现白色沉淀，证明碳的非金属性强于硅(　　) 答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)√ 2．下列有关硅及其化合物的说法正确的是(　　) A．在粗硅的制取中发生反应：2C＋SiO22CO↑＋Si，Si被还原，所以C的还原性大于Si B．Na2SiO3属于盐，不属于碱，所以Na2SiO3溶液可以保存在带磨口玻璃塞的试剂瓶中 C．用SiO2制取硅酸，应先使SiO2与NaOH溶液反应，然后通入CO2 D．由Na2CO3＋SiO2CO2↑＋Na2SiO3可知，H2SiO3的酸性大于H2CO3 答案　C 解析　Si与C同主族，Si的还原性比C的强，但在高温下能发生反应：2C＋SiO22CO↑＋Si，A项错误；不能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛放Na2SiO3溶液，因为Na2SiO3溶液本身是一种黏合剂，B项错误；SiO2是酸性氧化物，但不能与水反应，所以制取硅酸可用可溶性硅酸盐与CO2或盐酸反应：Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓、Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓，C项正确；Na2CO3与SiO2在高温下的反应与对应酸的酸性强弱无关，该反应说明硅酸盐在高温下比碳酸盐更稳定，D项错误。 3．(2023·云南红河高一期中)现代社会的发展与进步离不开材料，下列说法错误的是(　　) A．碳化硅是一种新型陶瓷材料，具有耐高温、耐磨的特点 B．晶体硅是一种半导体材料，常用于制造光导纤维 C．制普通玻璃的原料主要成分是纯碱、石灰石和石英砂 D．石墨烯是一种新型无机非金属材料，具有高电导率的特点 答案　B 解析　碳化硅(SiC)是一种新型无机非金属材料，熔点高、硬度大，具有耐高温、耐磨的特点，A正确；晶体硅是一种半导体材料，常用于制造芯片，二氧化硅用于制作光导纤维，B错误；制普通玻璃的原料主要成分是纯碱、石灰石和石英砂，普通玻璃的成分为硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅，C正确；石墨烯是一种新型无机非金属材料，导电性强，具有高电导率的特点，D正确。 1．陶瓷是火与土的结晶，是中华文明的象征之一，其形成、性质与化学有着密切的关系。下列说法错误的是(　　) A．“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色，来自氧化铁 B．闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成 C．陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐 D．陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点 答案　A 解析　“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色与氧化亚铁有关，而氧化铁显红色，A项错误；陶瓷以黏土为原料，经高温烧制而成，属于人造材料，主要成分是硅酸盐，C项正确；陶瓷的主要成分是硅酸盐，硅酸盐中硅元素处于最高价态，化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点，D项正确。 2．(2023·辽宁大连高一期中)2021年，中国航天不断创造奇迹，“天问一号”着陆火星，“嫦娥五号”采回月壤，腾飞的中国离不开化学，化学与环境、材料、信息、能源关系密切，推动着人类社会的进步和发展。下列说法不正确的是(　　) A．“天问一号”所用的太阳能电池帆板，其主要材料是硅 B．中国空间站使用石墨烯存储器，所用材料石墨烯属于无机非金属材料 C．SO2可用来漂白纸浆，也能作食品添加剂 D．5G技术中使用的通信光缆不与任何酸碱反应 答案　D 解析　SO2虽然有毒，但食品中添加适量的二氧化硫可以起到防腐、抗氧化等作用，在一定范围内可以用作食品添加剂，C正确；光缆主要成分为二氧化硅，常温下，二氧化硅与氢氟酸、氢氧化钠反应，D错误。 3．(2023·西安第八十五中学高一期中)下列溶液的存放不能使用磨口玻璃塞的是(　　) ①氢氟酸　②NaHSO4　③KNO3　④石灰水　⑤CuSO4　⑥NaOH　⑦Na2SiO3 A．④⑧⑦ B．①④⑥⑦ C．①③⑤ D．①④⑥ 答案　B 解析　氢氟酸与二氧化硅反应生成四氟化硅和水，所以HF不能使用磨口玻璃塞，①符合题意；NaHSO4、KNO3与二氧化硅不反应，可以使用磨口玻璃塞，②③不符合题意；石灰水中的氢氧化钙溶液显碱性，能和二氧化硅反应，不能使用磨口玻璃塞，④符合题意；CuSO4与二氧化硅不反应，可以使用磨口玻璃塞，⑤不符合题意；NaOH与二氧化硅反应生成黏性的硅酸钠，导致玻璃塞和试剂瓶黏结在一起而打不开，所以氢氧化钠溶液不能使用磨口玻璃塞，⑥符合题意；黏性的硅酸钠，会导致玻璃塞和试剂瓶黏结在一起而打不开，不能使用磨口玻璃塞，⑦符合题意。 4．(2022·天津耀华中学高一期末)芯片主要由单晶硅构成，如图是硅及其化合物的“价—类”二维图，根据要求完成下列化学(或离子)方程式。 (1)利用焦炭在电炉中还原二氧化硅的化学方程式为___________________________________。 (2)利用氢氟酸刻蚀玻璃的化学方程式为_____________________________________________。 (3)硅酸钠与强酸反应转化为硅酸的离子方程式为_____________________________________。 (4)二氧化硅与烧碱溶液反应的化学方程式为_________________________________________。 (5)石英与石灰石在玻璃熔炉里加强热发生反应的化学方程式为_________________________。 答案　(1)2C＋SiO22CO↑＋Si　(2)SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O　(3)SiO＋2H＋===H2SiO3↓　(4)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O　(5)CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑ 题组一　硅酸盐材料 1．(2023·湖南郴州高一统考学业考试)随着科学技术的发展，无机非金属材料突破了传统的硅酸盐体系。下列物质中不属于硅酸盐材料的是(　　) A．水泥 B．普通玻璃 C．石墨烯 D．陶瓷 答案　C 解析　水泥是以石灰石和黏土为原料，再与其他辅料经混合、研磨后在水泥回转窑中煅烧，经过复杂的变化得到的，属于传统的硅酸盐材料，故A不符合题意；普通玻璃是以纯碱、石灰石和石英砂为原料，经过复杂的物理和化学变化得到的以硅酸钙、硅酸钠和二氧化硅为主要成分的传统的硅酸盐材料，故B不符合题意；石墨烯是只有一个碳原子直径厚度的单层石墨，属于新型无机非金属材料，故C符合题意；陶瓷是以黏土为主要原料，经高温烧结而成的，属于传统的硅酸盐材料，故D不符合题意。 2．下列关于硅酸盐材料的说法错误的是(　　) A．生活中常见的硅酸盐材料有玻璃、水泥、陶瓷 B．普通玻璃的主要成分是二氧化硅 C．陶瓷的主要原料是黏土 D．硅酸盐水泥以石灰石和黏土为主要原料 答案　B 解析　普通玻璃的主要成分为Na2SiO3、CaSiO3和SiO2。 3．下列关于水玻璃的性质和用途的叙述不正确的是(　　) A．水玻璃是一种矿物胶，既不燃烧也不受腐蚀 B．在建筑工业上可以作黏合剂、耐酸水泥掺料 C．木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧 D．水玻璃的化学性质稳定，在空气中不易变质 答案　D 解析　水玻璃为硅酸钠的水溶液，其化学性质稳定，但可与空气中的二氧化碳反应生成硅酸沉淀。 题组二　新型无机非金属材料 4．(2023·济南高一期末)我国火星探测器“天问一号”上使用了重量轻、强度高、刚性好、宽温度范围下尺寸稳定的新型SiC增强铝基复合材料。下列说法错误的是(　　) A．SiC是一种新型硅酸盐材料 B．SiC俗称金刚砂，具有类似金刚石的结构 C．SiC中的碳原子和硅原子通过共价键连接 D．SiC具有优异的耐高温抗氧化性能 答案　A 解析　SiC属于新型陶瓷，不属于硅酸盐材料，A错误；碳化硅俗称金刚砂，具有类似金刚石的结构，熔、沸点高，硬度大，可用于制造耐高温、抗氧化的新型陶瓷，B、D正确；SiC属于共价化合物，碳原子和硅原子通过共价键连接，C正确。 5．(2022·杭州高一调研)碳纳米管是由石墨烯卷曲成的单层或多层的直径为2～20 nm的中空管状结构。下列说法不正确的是(　　) A．碳纳米管是一种胶体 B．石墨烯卷成管状结构发生了化学变化 C．石墨烯和碳纳米管互为同素异形体 D．根据碳纳米管的形状可推测它可以用作催化剂的载体 答案　A 解析　胶体是分散系，是混合物，而碳纳米管是纯净物，不是胶体，A错误；石墨烯卷成管状结构变为碳纳米管发生了化学变化，B正确；石墨烯和碳纳米管是碳元素的两种不同的单质，两者互为同素异形体，C正确；碳纳米管有较大的表面积，可以用作催化剂的载体，D正确。 6．下列有关硅及其化合物的说法正确的是(　　) A．硅在自然界中以游离态和化合态两种形式存在 B．硅晶体是良好的半导体，可用于制造光导纤维 C．氢氟酸要存放在塑料瓶中 D．SiO2对应的水化物是可溶性弱酸 答案　C 解析　硅是亲氧元素，在自然界中只能以化合态形式存在，A不正确；硅晶体能够导电，是良好的半导体，光导纤维是由二氧化硅制得的，B不正确；玻璃中含有二氧化硅，二氧化硅能与氢氟酸发生反应，所以氢氟酸要存放在塑料瓶中，C正确。 7．(2023·安徽阜阳高一检测)下列表述正确的是(　　) A．SiO2既能和NaOH溶液反应，又能和氢氟酸反应，所以SiO2属于两性氧化物 B．因为Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋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．CO2和SiO2都是由分子构成的化合物，所以两者物理性质相似 答案　C 解析　二氧化硅与HF反应不生成盐，则二氧化硅不是两性氧化物，A错误；CO2与碳反应生成一氧化碳，二氧化碳中碳的化合价降低是氧化剂，SiO2与碳反应生成一氧化碳和硅，二氧化硅中硅元素化合价降低是氧化剂，C正确；CO2是由分子构成的化合物，SiO2是由原子构成的化合物，二者物理性质不同，D错误。 8．除去二氧化硅中混有的少量生石灰和石灰石，有如下操作：①加水溶解　②加水煮沸　③过滤　④加稀盐酸　⑤加稀硫酸，正确的操作顺序是(　　) A．①③ B．④③ C．⑤③ D．②③ 答案　B 解析　稀盐酸与CaO、CaCO3反应生成CaCl2溶液，然后过滤得到SiO2固体。注意不能选用稀硫酸，因CaSO4微溶，不易分离出SiO2。 9．下列有关硅及其化合物的说法正确的是(　　) A．陶瓷、玻璃、水泥容器都能贮存氢氟酸 B．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应 C．木材浸过水玻璃后，不易着水 D．所有的硅酸盐都难溶于水 答案　C 解析　陶瓷、玻璃、水泥的主要成分都是硅酸盐，其含有的SiO2能与氢氟酸反应，A项错误。 10．(2023·威海高一期中)由粗SiO2制备纯SiO2的流程如图所示，下列说法不正确的是(　　) A．SiO2可用于制造光导纤维 B．步骤Ⅱ的反应是Na2SiO3＋H2SO4===H2SiO3↓＋Na2SO4 C．步骤Ⅱ中的稀硫酸可用CO2替代 D．若在实验室中完成步骤Ⅲ，一般在蒸发皿中进行 答案　D 解析　步骤Ⅱ中硅酸钠和稀硫酸反应生成硅酸沉淀，化学方程式是Na2SiO3＋H2SO4=== H2SiO3↓＋Na2SO4，B项正确；碳酸的酸性强于硅酸，因此步骤Ⅱ中的稀硫酸可用CO2替代，C项正确；若在实验室中完成步骤Ⅲ，一般在坩埚中进行，蒸发皿不能用于灼烧固体，D项错误。 11．(2023·安阳高一期中)Ca3SiO5(可看作CaSiO3·2CaO)是硅酸盐水泥的主要成分之一，其相关性质的下列说法不正确的是(　　) A．具有吸水性，需要密封保存 B．可发生反应：Ca3SiO5＋4NH4ClCaSiO3＋2CaCl2＋4NH3↑＋2H2O C．能与CO2反应生成新盐 D．与足量盐酸作用，所得固体产物为SiO2 答案　D 解析　Ca3SiO5能与水反应，表现出吸水性，为防止吸水变硬需要将硅酸盐水泥密封保存，A正确；Ca3SiO5可写成CaSiO3·2CaO，NH4Cl属于酸性物质，Ca3SiO5和NH4Cl可发生反应：Ca3SiO5＋4NH4ClCaSiO3＋2CaCl2＋4NH3↑＋2H2O，B正确；碳酸的酸性比硅酸强，当二氧化碳通入Ca3SiO5溶液中时，发生反应：3CO2＋H2O＋Ca3SiO5===3CaCO3＋H2SiO3，C正确；根据强酸制取弱酸规律可知，Ca3SiO5与足量盐酸反应的化学方程式为Ca3SiO5＋6HCl===3CaCl2＋H2SiO3＋2H2O，则所得固体产物主要为H2SiO3，D错误。 12．氮化硅(Si3N4)是一种重要的高温结构陶瓷材料，用石英砂和原料气(含N2和少量O2)制备Si3N4的操作流程如图(粗硅中含少量Fe、Cu的单质及化合物)： 下列叙述不正确的是(　　) A．“还原”反应的化学方程式为SiO2＋2CSi＋2CO↑ B．粗硅提纯所得的高纯硅是制造光导纤维的材料 C．“操作X”可将原料气通过灼热的铜网 D．“稀酸Y”可选用稀硝酸 答案　B 解析　“还原”反应是用焦炭把二氧化硅还原为粗硅，反应的化学方程式为SiO2＋2CSi＋2CO↑，故A正确；粗硅提纯所得的高纯硅是制造芯片的材料，故B错误；“操作X”是除去氮气中的少量氧气，可将原料气通过灼热的铜网，故C正确；粗硅中含少量Fe、Cu的单质及化合物，硝酸能溶解Fe、Cu，所以“稀酸Y”可选用稀硝酸，故D正确。 13．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)下列物质不含有硅酸盐的是________(填字母)。 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________。Na2SiO3可通过SiO2与纯碱混合高温熔融反应制得，高温熔融纯碱时下列坩埚可选用的是________(填字母)。 A．普通玻璃坩埚 B．石英玻璃坩埚 C．氧化铝坩埚 D．铁坩埚 (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________。 答案　(1)D　(2)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O　氢氟酸　(3)防火剂　D　(4)C　SiO2 解析　(1)生石灰是CaO，为碱性氧化物且不含Si，不含有硅酸盐。(2)SiO2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。(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。SiO2和Na2CO3在高温下反应生成Na2SiO3和CO2，故含SiO2的材料(普通玻璃、石英玻璃)以及Al2O3等都能与Na2CO3在高温下反应，故不能用以上材质的坩埚熔融纯碱。(4)该反应中C被氧化，SiO2中＋4价的硅元素被还原，因此SiO2作氧化剂。 14．某实验小组设计了如图装置探究焦炭还原二氧化硅。 已知：PdCl2溶液可用于检验CO，反应的化学方程式为CO＋PdCl2＋H2O===CO2＋2HCl＋Pd↓(产生黑色金属钯粉末，使溶液变浑浊)。 (1)实验时要通入足够长时间的N2，其原因是__________________________________________ _______________________________________________________________________________。 (2)装置B的作用是_______________________________________________________________。 (3)装置C、D中所盛试剂分别为______________、____________，若装置C、D中溶液均变浑浊，且经检测两气体产物的物质的量相等，则该反应的化学方程式为____________________ _______________________________________________________________________________。 (4)该装置的缺点是_______________________________________________________________。 (5)设计实验证明碳酸的酸性比硅酸的强：_____________________________________________ _______________________________________________________________________________。 答案　(1)排尽装置中的O2、CO2、水蒸气，避免其对实验产生干扰　(2)作安全瓶，防止倒吸　(3)澄清石灰水　PdCl2溶液　3SiO2＋4C2CO2↑＋2CO↑＋3Si　(4)无尾气吸收装置　 (5)向Na2SiO3溶液中通入CO2气体，溶液变浑浊 解析　(3)根据元素守恒，碳与二氧化硅反应可能生成一氧化碳也可能生成二氧化碳，所以C装置用来检验有没有二氧化碳，D装置用来检验一氧化碳，所以装置C、D中所盛试剂分别为澄清石灰水、PdCl2溶液。(4)一氧化碳有毒，不能排放到空气中。(5)验证碳酸、硅酸的酸性强弱，先将产生的CO2气体通过饱和碳酸氢钠溶液除去混有的杂质气体，然后再通入硅酸钠溶液发生反应CO2＋H2O＋Na2SiO3===Na2CO3＋H2SiO3↓，说明酸性：H2CO3>H2SiO3。 15．硅藻土由无定形的SiO2组成，含有少量Fe2O3、Al2O3及有机物等杂质。工业上按如图流程用硅藻土制备纳米二氧化硅。 (1)煅烧硅藻土的目的是________________。 (2)在加热条件下加入烧碱时主要反应的化学方程式为_________________________________。 (3)加入过量硫酸后生成胶体的化学方程式为_________________。 (4)工艺师常用________(填物质名称)来雕刻玻璃，该反应的化学方程式为_________________ _______________________________________________________________________________。 (5)许多人喜欢佩戴玉石饰品，玉石的主要成分基本都属于硅酸盐，例如和田玉(Ca2Mg5H2Si8O24)可表示为复杂氧化物形式2CaO·5MgO·8SiO2·H2O，则南阳玉(CaAl2Si2O8)表示为复杂氧化物形式是__________________。 答案　(1)除去有机杂质 (2)SiO2＋2NaOHNa2SiO3＋H2O (3)Na2SiO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2SiO3(胶体) (4)氢氟酸　SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O (5)CaO·Al2O3·2SiO2 解析　(1)硅藻土中含有少量Fe2O3、Al2O3及有机物等杂质，除去有机杂质可以采用煅烧的方法。(3)化学反应遵循强酸制弱酸的规律，所以H2SO4能和Na2SiO3反应，化学方程式为Na2SiO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2SiO3(胶体)。 学科网（北京）股份有限公司 $$