第三节 无机非金属材料第1课时 硅酸盐材料(有答案和详细解析)
第三节无机非金属材料第1课时硅酸盐材料（有答案和详细解析）
一、选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1．下列化学式不表示硅酸盐的是( )
A．CaSiO3B．2MgO·SiO2
C．3CaO·Al2O3D．Ca3Al2Si3O12
解析C项为铝酸三钙，不是硅酸盐。
答案 C
2．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SiO2－3
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是一种最简单的硅酸盐，其水溶液可用作黏合剂
解析只有很简单的硅酸盐中的阴离子才是SiO2－3，A项错误；硅酸钠可溶于水，B项错误；硅酸盐可以写成氧化物的形式，但硅酸盐并不是以简单氧化物形式存在的，C项错误。
答案 D
3．用二氧化硅和金属氧化物的形式表示硅酸盐的组成，不正确的是( )
A．钙沸石[Ca(Al2Si3O10)·3H2O]
CaO·Al2O3·3SiO2·3H2O
B．镁橄榄石[Mg2SiO4] 2MgO·SiO2
C．正长石[KAlSi3O8] K2O·Al2O3·3SiO2
D．高岭石[Al2(Si2O5)(OH)4] Al2O3·2SiO2·2H2O
解析用化学式表示的硅酸盐和用氧化物形式表示的硅酸盐，各组成元素的原子个数比应该不变。
答案 C
4．高岭土又叫瓷土，主要由高岭石的微小晶体组成，因盛产于我国江西景德镇的高岭而得名，是制造瓷器的优良原料，其组成可表示为Al2Si2O x(OH)y，其中的x、y的数值分别是( )
A．7,2 B．5,4
C．6,3 D．3,6
解析解法一：此题涉及两个未知数x、y，但由化合价规则只能列出一个方程，需用代入验证法。
根据化合价规则，Al为＋3价，Si为＋4价，O为－2价，OH－为－1价，有
2×(＋3)＋2×(＋4)＋x×(－2)＋y×(－1)＝0
化简得2x＋y＝14，将A～D各项中x、y值代入验证，只有B项符合方程。
解法二：根据硅酸盐的另一种表示组成的方法——氧化物的形式，可将Al2Si2O x(OH)y，改写成
Al2O3·2SiO2·y
2
H2O
3＋2×2＋y
2
×1＝x＋y(氧元素守恒)
化简可得2x＋y＝14，以下同前解。
答案 B
5．下列关于陶瓷的说法正确的是( )
A．陶瓷是硅酸盐产品B．陶瓷是金属产品
C．陶瓷中不含金属元素D．陶瓷属于合金材料
解析陶瓷属于传统硅酸盐产品，硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称，所以陶瓷中含有金属元素，但不属于合金材料。
答案 A
6．某普通玻璃中以氧化物形式表示含量为Na2O 13%、CaO 11.7%、SiO275.3%，则3种氧化物的物质的量之比为( )
A．1∶2∶3 B．1∶1∶3
C．1∶1∶6 D．2∶1∶6
解析n(Na2O)∶n(CaO)∶n(SiO2)＝
13 g
62 g/mol
∶
11.7 g
56 g/mol
∶
75.3 g
60 g/mol
＝1∶1∶6。
答案 C
7．我国成功地发射了“嫦娥一号”探测卫星，对月球土壤中14种元素的分布及含量进行探测。月球的矿产资源极为丰富，仅月球表层5 cm厚的沙土就含有铁单质上亿吨，月球上的主要矿物有辉石[CaMgSi2O6]、正长石[KAlSi3O8]和橄榄石[Mg2SiO4、Fe2SiO4]等，下列说法或分析不正确的是( )
A．辉石、正长石及橄榄石均属于硅酸盐矿
B．正长石的氧化物形式可表示为K2O·Al2O3·6SiO2
C．橄榄石中铁为＋2价
D．月球上有游离态的铁是因为月球上铁的活泼性比地球上铁的活泼性弱
解析月球上有游离态的铁是因为月球上没有氧气；橄榄石是含Mg2SiO4或Fe2SiO4的硅酸盐矿。
答案 D
8.化学史料情境世界著名的科技史专家、英国剑桥大学的李约瑟博士考证说：“中国至少在距今3 000年以前，就已经使用玻璃了。”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能用玻璃塞，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
解析普通玻璃以纯碱、石灰石和石英为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融制得，故A项正确；玻璃是混合物，没有固定的熔点，故B项错误；普通玻璃是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅熔化在一起所得到的物质，故C项正确；二氧化硅易与烧碱溶液反应生成Na2SiO3，
Na 2SiO 3具有很强的黏合性，因此盛放NaOH 等强碱性溶液的试剂瓶不能使用玻璃塞。
答案 B
二、选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有一个或两个选项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9．下列关于碳酸和硅酸的说法中不正确的是( ) A ．均为弱酸
B ．均可使紫色石蕊试液变红色
C ．CO 2气体通入Na 2SiO 3溶液中不可制得硅酸
D ．受热时均可以分解
解析 硅酸不能够使紫色石蕊试液变红；CO 2气体通入Na 2SiO 3溶液中可以制得硅酸。 答案 BC
10.和田玉是一种具有链状结构的含水钙镁硅酸盐，某种和田玉的化学成分为Ca 2Mg 3Fe 2(Si 4O 11)2(OH)2，下列叙述不正确的是( )
A ．和田玉可与某些酸反应
B ．和田玉是一种金属材料
C ．Mg 元素的质量分数是Ca 元素质量分数的0.9倍
D ．其中铁的化合价为＋3
解析 和田玉是一种无机非金属材料；根据化合物中各元素化合价代数和等于零可判断出铁元素为＋2价。
答案 BD
11．关于硅酸盐的下列叙述中正确的是( ) ①大部分硅酸盐难溶于水
②硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分
③可溶性硅酸盐中最常见的是Na 2SiO 3，它的水溶液俗称水玻璃 ④硅酸盐是由氧化物组成的一类盐，能够稳定存在 A ．①④ B ．①②③ C ．②③④
D ．①③④
解析 硅元素在地壳中含量居第二位，主要以硅酸盐的形式稳定存在，是构成地壳岩石的主要成分，其结构复杂，通常以氧化物形式表示，但不是由氧化物组成的，只有少数硅酸盐溶于水，如Na 2SiO 3。
答案 B
12．只含SiO 2杂质的CaCO 3样品，在高温煅烧后，残余物为一纯净物，则原样品中SiO 2
的质量分数是( )
A ．40%
B ．28.6%
C ．37.5%
D ．62.5%
解析 SiO 2＋CaCO 3=====高温
CaSiO 3＋CO 2↑，由于残余物为一纯净物，故该纯净物为CaSiO 3，即样品中SiO 2和CaCO 3的物质的量相等，则原样品中SiO 2的质量分数为：6060＋100
×100%＝
37.5%。
答案 C
三、非选择题：本题共4小题，共52分。
13．(12分)化合物A、D、F是中学化学中常见的物质，化合物B、C、E中含有两种相同的元素，这些化合物之间存在如图所示的反应关系，其中A和B的反应是一种硅酸盐工业生产中的主要反应之一。
(1)在A、C、F中含有的相同元素是______________。
(2)化合物C的化学式是______________。
(3)C的水溶液和D能否发生反应？__________，其理由是______________。如能反应，请写出离子反应方程式：__________________。
解析分析“A和B在高温下的反应是一种硅酸盐工业生产中的主要反应之一，A、C均能与盐酸反应”等信息，可确定A、C分别为Na2CO3(K2CO3)、Na2SiO3(K2SiO3)。C不能为CaSiO3，因为CaSiO3难与盐酸反应。
答案(1)钠或钾
(2)Na2SiO3或K2SiO3
(3)能C的水溶液和D(CO2)反应生成酸性更弱的硅酸SiO2－3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋CO2－3或SiO2－3＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2HCO－3
14．(14分)学术探索情境石棉是一种具有压伸强度大、柔韧性强、耐热、耐火、耐酸碱腐蚀，而且价格低廉的硅酸盐。石棉有毒，能使人患肺癌。
(1)有一种石棉矿叫做青石棉，其化学式为Na2Fe5Si8H2O24，写成氧化物形式的化学式为______________________________________。
(2)三硅酸镁是一种胃病患者常用的药剂，三硅酸镁(Mg2Si3O8·n H2O)中和胃酸(主要成分为盐酸)的化学方程式为__________________。
(3)生产某种玻璃的原料之一是正长石KAlSi3O x，x是______________，以氧化物形式表示为__________________________________。
解析(1)改写氧化物形式时按“活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水”的排列顺序书写，变价元素按“先低价后高价”的规律书写，故答案为Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O。(2)反应方程式为Mg2Si3O8·n H2O＋4HCl===2MgCl2＋3SiO2＋(n＋2)H2O。
答案(1)Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O
(2)Mg2Si3O8·n H2O＋4HCl===2MgCl2＋3SiO2＋(n＋2)H2O
(3)8 K2O·Al2O3·6SiO2
15．(14分)某学生设计了如图所示的装置，一次实验即可达到比较HCl、H2CO3、H2SiO3酸性强弱的目的(不必选其他酸性物质)。
(1)锥形瓶中装某可溶性正盐溶液，分液漏斗所盛试剂为____________。
(2)装置B所盛试剂是______________，其作用是____________。
(3)装置C所盛试剂是____________，C中反应的离子方程式是____________________________________________________。
解析比较盐酸与碳酸的酸性强弱可用盐酸制二氧化碳，将生成的二氧化碳气体通入硅酸钠溶液中生成硅酸沉淀可证明碳酸的酸性强于硅酸。但要注意盐酸易挥发，盐酸也能与硅酸钠反应生成硅酸沉淀，所以二氧化碳气体通入硅酸钠溶液前应用饱和碳酸氢钠溶液除去其中混有的HCl气体。
答案(1)稀盐酸
(2)饱和NaHCO3溶液除去盐酸中挥发出的HCl气体
(3)Na2SiO3溶液SiO2－3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋CO2－3(或SiO2－3＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2HCO－3)
16．(12分)普通玻璃的主要成分为Na2SiO3·CaSiO3·4SiO2。
(1)试计算普通玻璃中相当于含有Na2O、CaO和SiO2的质量分数各是多少？
(2)制造50 kg普通玻璃，需要纯碱、碳酸钙和二氧化硅各多少kg?
解析Na2SiO3·CaSiO3·4SiO2可用二氧化硅和金属氧化物的形式表示其组成为Na2O·CaO·6SiO2。
(1)Na2O的摩尔质量为62 g/mol，CaO的摩尔质量为56 g/mol，SiO2的摩尔质量为60 g/mol。
Na2O的质量分数：
M Na2O
M Na2O·CaO·6SiO2×100%＝
62 g/mol
478 g/mol
×100%≈13.0%
CaO的质量分数：
M CaO
M Na2O·CaO·6SiO2×100%＝
56 g/mol
478 g/mol
×100%≈11.7%
SiO2的质量分数：6×M SiO2
M Na2O·CaO·6SiO2×100%＝
6×60 g/mol
478 g/mol
×100%≈75.3%。
(2)由第(1)题求出普通玻璃中相当于含各氧化物的质量分数，可计算50 kg普通玻璃中相当于含有各氧化物的质量：
m(Na2O)：50 kg×13.0%＝6.5 kg
m(CaO)：50 kg×11.7%＝5.85 kg
m(SiO2)：50 kg×75.3%＝37.65 kg
再求需纯碱、碳酸钙和二氧化硅的质量：
m(Na2CO3)＝6.5 kg÷
M Na2O
M Na2CO3
＝6.5 kg÷
62 g/mol
106 g/mol
≈11.11 kg
m(CaCO3)＝5.85 kg÷
M CaO
M CaCO3
＝5.85 kg÷
56 g/mol
100 g/mol
≈10.45 kg
m(SiO2)＝37.65 kg。
答案(1)普通玻璃中相当于含有Na2O的质量分数为13.0%，CaO的质量分数为11.7%，SiO2的质量分数为75.3%。
(2)制造50 kg普通玻璃，需要纯碱11.11 kg、碳酸钙10.45 kg、二氧化硅37.65 kg。