二氧化硅和硅酸盐 (2)
硅酸盐水泥中SiO2,Fe2O3,Al2O3含量的测定
硅酸盐水泥中SiO2, Fe2O3, AI2O3含量的测定实验报告班级：应111-1、实验目的1、了解和尝试过滤、洗涤、碳化、灰化、灼烧等操作。
2、掌握加热蒸发、水浴加热。
3、掌握氯化铵重量法测定水泥中SiO2含量的原理和方法。
4、学习配位滴定法测定水泥中FQO3AI2O3等含量的原理和方法。
5、掌握CaC03和EDTA标准溶液的配制、标定的原理和方法。
6掌握化学实验常用的滴定操作，明白酸碱标准溶液的配制以及标定方法原理，熟练掌握方法和操作。
二、实验原理硅酸盐水泥熟料主要由氧化钙（CaO）、二氧化硅（Si02）、氧化铝（AI2O3）和氧化铁（FeO3简写为F）四种氧化物组成。
通常这四种氧化物总量在熟料中占95%以上。
每种氧化物含量虽然不是固定不变，但其含量变化范围很小，水泥熟料中除了上述四种主要氧化物以外，还有含量不到5%的其他少量氧化物，如氧化镁（MgO）、氧化钛（Ti02）、三氧化硫（S0）等。
水泥熟料中碱性氧化物占60%以上，因此宜采用酸分解。
水泥熟料主要为硅酸三钙（3CaO?SiO2）、硅酸二钙（2CaO?SiO2）、铝酸三钙（3CaO2AbO3）和铁铝酸四钙（4CaO?Al2O3?F@O3）等化合物的混合物。
这些化合物与盐酸作用时，生成硅酸和可溶性的氯化物，反应式如下：2CaO?SiO2+4HCl—2CaC b+H2SiQ+H2O3CaO?SiO2+6HCI—3CaCb+H 2SiQ+2H 2O3CaO?Al2O3+12HCl —3CaCb+2AICI 3+6H 2O4CaO?Al2O3?Fe2O3+20HCl —4CaC2+2AICI 3+2FeCl3+10H 2O 硅酸是一种很弱的无机酸，在水溶液中绝大部分以溶胶状态存在，其化学式以SiO2?iH2O表示。
在用浓酸和加热蒸干等方法处理后，能使绝大部分硅胶脱水成水凝胶析出，因此可利用沉淀分离的方法把硅酸与水泥中的铁、铝、钙、镁等其他组分分开。
硅酸盐紧密堆积的密度
硅酸盐紧密堆积的密度
硅酸盐是一类化学物质，由硅酸根离子（SiO4）和金属离子组成。
紧密堆积是指化学物质中粒子之间的紧密排列，通常通过密度来表征。
硅酸盐的密度取决于具体的组分和结构。
以下是一些常见硅酸盐的密度范围：
1.石英（二氧化硅，SiO2）：
2.65克/立方厘米。
石英是一种
常见的硅酸盐矿物，具有非常高的密度。
2.方解石（碳酸钙，CaCO3）：2.71克/立方厘米。
方解石是
一种碳酸盐矿物，也是硅酸盐的一种，其密度相对较高。
3.长石（钠长石，钾长石，钙长石）：2.5-2.75克/立方厘米。
长石是一类常见的硅酸盐矿物，其密度范围较宽。
需要注意的是，硅酸盐的密度可能会受到结构缺陷、杂质、晶体形态等因素的影响，因此实际材料的密度可能会略有差异。
此外，不同的硅酸盐在组成和结构上也存在差异，因此其密度也会有所不同。
通常，我们使用实验测量、晶体结构分析、计算模拟等方法来确定硅酸盐的密度值。
高考化学一轮复习课后习题 第22讲 硅 无机非金属材料
第22讲硅无机非金属材料层次1基础性1.(广东茂名期末)从古至今,绘画艺术传颂着文明的发展,下列绘画的载体属于无机非金属材料的是( )2.(北京卷,1题改动)中国科学家首次成功制得大面积单晶石墨炔,是碳材料科学的一大进步。
下列关于金刚石、石墨、石墨炔的说法不正确的是( ) A.三种物质中均有碳碳原子间的σ键B.三种物质互为同素异形体C.三种物质在空气中完全燃烧的产物相同D.三种物质晶体类型相同3.建盏是久负盛名的陶瓷茶器,承载着福建历史悠久的茶文化。
关于建盏,下列说法错误的是( )A.高温烧结过程包含复杂的化学变化B.具有耐酸碱腐蚀、不易变形的优点C.制作所用的黏土原料是人工合成的D.属硅酸盐产品,含有多种金属元素4.(广东东莞检测)材料是人类赖以生存和发展的物质基础。
下列有关物质的说法正确的是( )A.太阳能电池板广泛应用在航天器上,其材料是晶体硅B.石英玻璃、碳化硅陶瓷、水泥、石墨烯都是硅酸盐材料C.半导体行业中有一句话“从沙滩到用户”,计算机芯片的材料是二氧化硅D.中国航天飞船外壳用到的是特种镁合金,属于新型无机非金属材料5.(广东江门检测)纯二氧化硅可用下列流程制得。
下列说法不正确的是( )粗SiO2X Y SiO2A.X可用作木材防火剂B.SiO2可用于制造计算机芯片C.步骤Ⅱ的反应是Na2SiO3+H2SO4H2SiO3↓+Na2SO4D.步骤Ⅲ若在实验室完成,一般在坩埚中进行6.(广东佛山检测)由粗硅制备硅烷(SiH4)的基本流程如图所示:已知:反应Ⅰ的化学方程式为Si+3HCl SiHCl3+X,反应Ⅱ的化学方程式为SiHCl3+Y Si+3HCl。
下列说法中错误的是( )A.X和Y为同一种物质B.NH3的热稳定性比SiH4强C.SiHCl3分子中既含有极性键,又含有非极性键D.反应Ⅳ中所得SiH4、NH3两种气体在常温常压下体积比为1∶4层次2综合性7.(湖北卷)工业制备高纯硅的主要过程如下:石英砂粗硅SiHCl3高纯硅下列说法错误的是( )A.制备粗硅的反应方程式为SiO2+2C Si+2CO↑B.1 mol Si含Si—Si键的数目约为4×6.02×1023C.原料气HCl和H2应充分去除水和氧气D.生成SiHCl3的反应为熵减过程8.材料的开发与研究助力我国航空航天事业飞速发展。
4-1-1二氧化硅和硅酸
●内容概述
本章是高中化学集中介绍非金属知识的首章，它是对初 中化学中的碳、氢、氧知识的总结，同时又以卤素为代 表介绍非金属的典型结构、性质、用途与制法，具有承 上启下的作用。 本章共分四节，分别讨论几种重要的非金属——硅、氯、 硫、氮及其化合物的重要性质，是无机化学的重要内容， 也是与生产、生活及新科技密切联系的内容，是考试中 考查其他理论知识的平台。每一部分都与现实生活联系 密切。
每个Si原子通过O原子与周围的4个Si原子连接着，
形成1个大的正四面体(虚线示型)：
●细品教材
1．存在
二氧化硅广泛存在于自然界中，天然二氧化硅称为硅石， 约占地壳质量的12%，其存在形态有结晶形和无定形两 种，石英晶体和水晶、玛瑙的主要成分都是二氧化硅。 空气中存在体积分数约为0.03%的二氧化碳，近年来空 气中二氧化碳的含量呈上升趋势，主要原因是人类在生 产活动中大量地消耗燃料和破坏森林植被，从而导致了 自然界的“温室效应”。
氢氟酸
SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O 而二氧化硅不能与过氧化
故氢氟酸不能盛放在玻 璃试剂瓶中
钠的反应
2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
二氧化硅
二氧化碳 用途：
用做灭火剂(但不能扑灭钠等金属燃烧引 起的火灾)；制纯碱、尿素；制汽水等 碳酸型饮料；干冰作制冷剂和人工降雨 剂；二氧化碳可用做温室中植物的“气 肥”(光合作用)
氯是典型的非金属元素，其特征性质是强氧化性，它能够氧化
除金、铂以外的绝大多数金属，能与水、碱等化合物发生反应， 可以将比它活泼性稍差的非金属从其盐或无氧酸中臵换出来。
硫和氮的氧化物、硫酸和硝酸、氨是生产和生活中重要
第四章硅酸盐分析习题与答案1、什么是硅酸盐工业分析？答：硅酸盐
第四章硅酸盐分析习题与答案1、什么是硅酸盐工业分析?答：硅酸盐工业分析：综合利用分析化学的方法方法原理，对硅酸盐生产中的原料、燃料、半成品和产品的化学成分进行分析，及时提供准确可靠的测定数据。
2、通过查阅有关资料，对硅酸盐样品中二氧化硅的测定方法进行综述并简述其基本原理？答：（一）称量法（1）氢氟酸挥发称量法：试样在铂坩埚中经灼烧恒重后，加H2F2+H2SO4（或）硝酸处理后，再灼烧至恒重计算SiO2的含量。
（2）硅酸脱水灼烧称量法：强电解质或胶体破坏硅酸的水化外壳，促使硅酸溶胶微粒凝聚为较大的沉淀颗粒析出，灼烧称重。
（二）滴定法：间接法测定氟硅酸钾法-----氟硅酸钾沉淀分离酸碱滴定法。
SiO2在过量的钾氟离子的强酸介质中，能定量形成氟硅酸钾沉淀，经过滤洗涤中和除去残留酸在沸水中溶解再用氢氧化钠标液滴定水解产生的HF。
3、测定水泥及其原料中容量法测定三氧化二铁、三氧化二铝的方法原理如何？答：（1）测定三氧化二铁的方法和原理（一）EDTA直接滴定法在pH为1.8－2.0及60－70℃的溶液中，以磺基水杨酸为指示剂，用EDTA标准溶液直接滴定溶液中三价铁。
（二）原子吸收分光光度法试样经氢氟酸和高氯酸分解后，分取一定量的溶液，以锶盐消除硅、铝、钛等对铁的干扰。
在空气－乙炔火焰中，于波长248.3nm 处测定吸光度。
（2）测定三氧化二铝的方法和原理（一）EDTA直接滴定法于滴定铁后的溶液中，调整pH=3.0 ，在煮沸下用EDTA-铜和PAN 为指示剂，用EDTA标准滴定溶液滴定。
（二）铜盐返滴定法在滴定铁后的溶液中，加入对铝、钛过量的EDTA标准滴定溶液，于pH为3.8－4.0以PAN为指示剂，用硫酸铜标准滴定溶液回滴过量的EDTA，扣除钛的含量后即为氧化铝的含量。
4、什么是“烧失量”？答：烧失量：也称灼烧残渣是试样在950~1000度灼烧后所失去的质量一般主要指化合水和二氧化碳（还有少量的硫氟氯有机质等）。
第1课时 二氧化硅和硅酸(知识点归纳及例题解析)
第1课时二氧化硅和硅酸[学习目标定位] 1.了解硅在自然界中的存在形式，硅酸盐产品的组成和重要用途。
2.了解二氧化硅的结构、性质和用途。
3.了解硅酸的制备、性质和应用。
一二氧化硅1.硅元素在地壳中的含量是26.3%，仅次于氧。
硅元素在自然界中主要以氧化物及硅酸盐的形式存在，原因是硅是一种亲氧元素。
2.硅的氧化物为二氧化硅，俗名为硅石，天然二氧化硅分为结晶形(如方石类、水晶等)和无定形(如硅藻土)。
根据日常生活中的实例描述二氧化硅的物理性质：坚硬固体、不溶于水、熔点高。
3.列表比较二氧化碳和二氧化硅的性质。
CO2＋H2O H2CO3归纳总结二氧化硅的结构与性质(1)二氧化硅与二氧化碳的物理性质差异较大的原因是物质晶体结构不同。
二氧化硅晶体结构如图：二氧化硅晶体是由Si原子和O原子按1∶2的比例所组成的立体网状结构的晶体。
(2)二氧化硅的化学性质有稳定性强，与水、一般酸不反应，能与氢氟酸反应，能与碱、碱性氧化物反应。
1.下列叙述中，正确的是()A.自然界中存在大量的单质硅B.石英、水晶、硅石的主要成分都是二氧化硅C.二氧化硅的化学性质活泼，能跟酸或碱溶液发生化学反应D.自然界中硅元素都存在于石英中答案B解析自然界中硅元素含量很高，但都以化合态形式存在，A项错误；硅元素是亲氧元素，主要以氧化物和硅酸盐的形式存在，D项错误；二氧化硅的性质稳定，C项错误。
2.由MgO、Al2O3、SiO2、Fe2O3组成的混合粉末。
现取两份该混合粉末试样进行实验。
(1)将一份混合粉末溶于过量的盐酸，得到沉淀X和滤液Y，沉淀X为________，滤液Y中含有的阳离子主要是______________，向滤液Y中加入过量NaOH溶液，得到的沉淀是____________________。
(2)将另一份混合粉末溶于过量NaOH溶液，发生反应的离子方程式为_________________。
答案(1)SiO2Al3＋、Mg2＋、Fe3＋、H＋Mg(OH)2、Fe(OH)3(2)SiO2＋2OH－===SiO2－3＋H2O、Al2O3＋2OH－===2AlO－2＋H2O二硅酸1.硅酸的制备：按表中实验操作要求完成实验，并将观察到的实验现象及有关结论填入表中：2.写出上述实验中反应的化学方程式。
sio2和caso4的分离方法
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二氧化硅和硅酸
（1）存在
水晶：无色透明
天
结晶形
然 （石英晶体）
SiO2
玛瑙：具有彩色环带或
层状
硅 石 无定形——硅藻土
（2）结构
[SiO4]四面体
二氧化硅中氧原子与硅原子个数比为2：1,用
SiO2来表示二氧化硅的组成,表示O与Si的原子个数比, 不是分子式是化学式。
水晶
下列说法错误的是（ CDE ）
A . SiO2 是二氧化硅的化学式； B . SiO2 晶体是由Si和O按1:2的比例所组成的立体网 状结构的晶体 ； C .[SiO4 ] 四面体只存在于二氧化硅晶体中； D . 沙子里含无定形二氧化硅； E . 石英就是水晶； F . SiO2 从古到今被人类广泛地应用着，是因为
水分蒸发后燃烧 水不能防火
水分蒸干后不燃烧 硅酸钠能防火
（2）硅酸钠化学性质
硅酸钠的化学性质相对稳定，不能燃烧， 不易被腐蚀，热稳定性好。
①与酸反应
Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3↓
②与盐反应
CaCl2 + Na2SiO3 = CaSiO3 ↓+ 2NaCl
③用途 可以作肥皂填料，还可以用做建筑、纸张的
A.还原剂
B.氧化剂 C.二者都不是
（2）反应 ②属于（ A、E ）， 反应③ 属于（ C、E ）。
A.化合反应 B.分解反应 C.置换反应
D.非氧化还原反应
E. 氧化还原反应
红(蓝)宝石： Al2O3晶体
钻石(金刚石)： 碳
的是（ D ）
A.CO2→H2CO3
B.SiO2→Na2SiO3
C.Na2O→Na2CO3 D.SiO2→H2SiO3
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SiO2与HF反应
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SiO2的晶体结构
Si O
SiO2不是分子式而是化学式
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SiO2的用途
光导纤维
石英玻璃
石英手表
玛瑙首饰
二氧化硅
石英钟
高级工艺品
眼镜
精密仪器轴承
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光导纤维
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二.硅酸 (H2SiO3)
制 Ｐ备7: 1
可溶性硅酸盐（如Na2SiO3）与酸反应
CO2与SiO2性质比较
与碱反2CO3+H2O
CO2+Na2O=Na2CO3
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
高温
SiO2+ CaO == CaSiO3
气体、熔沸点低、能溶于水
SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O
固体、熔沸点高、 硬度大、难溶于水
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实验探究
小木条实验
硅酸钠（Na2SiO3 ）： 可溶于水，其水溶液俗称水
玻璃，也称泡花碱，有一定的 黏性，用于制备硅胶和木材防 火剂。
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衷心祝福： 学习进步 工作顺利 开心快乐
硅藻土的利用
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O-48.60%
地壳中各元素的含量图
地球上存在的天然二氧化硅约占地壳质量的12%
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SiO2的存在
硅石
结晶形（石英） 水晶 玛瑙
无定形 硅藻土
彩
色
无
环
色 透 明
带 或 层 状
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SiO2的物理性质
SiO2的物理性质：固体，熔沸点高，硬度大， 难溶于水
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想一想
硅酸的酸性比盐酸弱，那么硅酸酸性与碳酸相 比较如何呢？请你设计一个实验论证你的推断。
硅酸：酸性弱于碳酸
不能使指示剂变色 H2SiO3△== SiO2+H2O
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阅读教材回答问题
什么是硅胶？硅胶的作用？
物理吸附,安全可靠; 无毒无害,无味,对人体健康无危害; 化学性质稳定,具有较强的机械强度; 可重复利用,烘干后可重新使用 ; 可制作成变色硅胶来直观显示吸湿状态。
实验４－１观察现象并填写下表
滴入酚酞溶液显红色，再滴入盐酸红 色消失，并有透明胶状物质生成
Na2SiO3溶液呈碱性，与酸反应生成 了H2SiO3
Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3↓ + 2NaCl
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无机非金属材料的主角—硅
硅是构成岩石与许多矿物的基本元素，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，约占地壳质量的90%以上。
石林
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石林
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九乡
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泸沽湖
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造型别致的大楼
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兵马俑
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长城
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水晶制品
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玛瑙制品
玛瑙壶
玛瑙手链
玛瑙印章
玛瑙摆件
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硅—无机非金属材料的主角
哈九中
刘丹丹
Si-26.30% Al-7.73%
与水反应 CO2+H2O=H2CO3
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实验探究： H2SiO3的制备
[实验4-1] 在试管中加入Na2SiO3溶液，滴入1～2滴酚酞溶 液，再用胶头滴管逐滴加入稀盐酸，边加边振荡。 观察实验现象并解释原理。 Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3(胶体) + 2NaCl
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