高中化学必修2 课时5.3.2 硅酸盐材料高一化学精品讲义

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硅酸盐材料
【学习目标】
1、了解硅酸盐的概念，会用氧化物表示硅酸盐的组成
2、掌握三大传统无机非金属材料，熟悉常见的新型无机非金属材料
【主干知识梳理】
一、硅酸盐材料
1、无机非金属材料
(1)元素组成：无机非金属材料一般含有硅、氧元素
(2)特点：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
(3)物质组成：传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料，如：制作餐具的陶瓷、窗户上的玻璃、建筑用的水泥
2、硅酸盐
(1)概念：由硅、氧和金属组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分
(2)性质：硅酸盐性质稳定，熔点较高，多数难溶于水
(3)硅酸盐的结构：在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体，Si在中心，O在四面体的4个顶角；许多这样的四面体还可以通过顶角的O相互连接。其结构示意图为
(4)表示方法：硅酸盐矿物的成分复杂，多用氧化物的形式表示它们的组成
表示顺序是：活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水，但化学式前面的系数不能为分数
例如：硅酸钠 Na2SiO3 表示：Na2O·SiO2 镁橄榄石 Mg2SiO4 表示：2MgO·SiO2
高岭石 Al2Si2O5(OH)4 表示：Al2O3·2SiO2·2H2O 正长石 KAlSi3O8 表示：K2O·Al2O3·6SiO2
钾云母(KH2Al3Si3O12) 表示：K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O
3、最简单的硅酸盐——Na2SiO3
(1)俗名：泡花碱，水溶液俗称水玻璃
(2)物理性质：白色固体，可溶于水
(3)化学性质
①与酸反应：Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3(胶体)
②与CO2反应：Na2SiO3＋CO2(少量)＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3(胶体)
Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(过量)===H2SiO3(胶体)＋2NaHCO3
(4)用途：①制硅酸；②黏合剂(矿物胶)；③耐火阻燃材料；④防腐剂
4、传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料
硅酸盐产品
水泥
玻璃
陶瓷
主要设备
水泥回转窑
玻璃窑
——
主要原料
石灰石和粘土
纯碱、石灰石、石英(过量)
黏土
反应原理
复杂的物理
化学变化
Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑
CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑
复杂的物理
化学变化
主要成分
3CaO·SiO2、2CaO·SiO2
3CaO·Al2O3
Na2SiO3、CaSiO3、SiO2
Na2O·CaO·6SiO2
——
特性
水硬性(跟水掺和搅拌后容易凝固变硬)
非晶体，无固定熔点，在一定范围内软化可制成各种形状
抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘

【对点训练1】
1、用氧化物的形式表示硅酸盐的组成，其中正确的是(　　)
A．钙沸石[CaAl2Si3O10·3H2O]表示为Al2O3·CaO·3SiO2·3H2O
B．镁橄榄石(Mg2SiO4)表示为MgO·SiO2
C．钾云母(K2Al6Si6H4O24)表示为K2O·2H2O·3Al2O3·6SiO2
D．滑石(Mg3H2Si4O12)表示为3MgO·4SiO2·H2O
2、下列叙述正确的是(　　)
A．硅酸钠是硅酸盐，但不能溶于水
B．电影银幕用水玻璃浸泡，主要是为了防腐
C．建筑工业常用水玻璃作黏合剂
D．用水玻璃浸泡铁道的木制枕木，主要是为了防火
3、下列有关硅酸盐的说法中正确的是(　　)
A．硅酸盐中的阴离子都是SiO
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
二、新型陶瓷
1、新型陶瓷的特点：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
2、常见的新型陶瓷及特点
(1)碳化硅(SiC)：俗称金刚砂，碳原子和硅原子通过共价键连接，具有类似金刚石的结构，硬度很大，可用作砂纸和砂轮的磨料。碳化硅还耐高温，可用作耐高温结构材料、耐高温半导体材料等
(2)高温结构陶瓷：高温结构陶瓷一般用碳化硅、氮化硅或某些金属氧化物等在高温下烧结而成，具有耐高温、抗氧化、耐腐蚀等优良性能。与金属材料相比，更能适应严酷的环境，可用于火箭发动机、汽车发动机和高温电极材料等
(3)压电陶瓷：压电陶瓷主要有钛酸盐和锆酸盐等，能实现机械能与电能的相互转化。可用于滤波器、扬声器、超声波探伤器和点火器等
(4)透明陶瓷：透明陶瓷主要有氧化铝、氧化钇等氧化物透明陶瓷和氮化铝、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。可用于高压钠灯、激光器和高温探测器等
(5)超导陶瓷：超导陶瓷在某一临界温度下电阻为零，具有超导性，可用于电力、交通、医疗等领域
三、碳纳米材料
1、碳纳米材料：碳纳米材料是近年来人们十分关注的一类新型无机非金属材料在能源、信息、医药等领域有着广阔的应用前景
2、常见的碳纳米材料

结构特点
应用
富勒烯
由碳原子构成的一系列笼形分子的总称
代表物C60开启碳纳米材料研究和应用的新时代
碳纳米管
由石墨片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径
用于生产复合材料、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
应用于光电器件、超级电容器、电池和复合材料等
【对点训练2】
1、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
2、《青花瓷》中所描绘的“瓶身描绘的牡丹一如你初妆”、“色白花青的锦鲤跃然于碗底”等图案让人赏心悦目，但古瓷中所用颜料成分一直是个谜，近年来科学家才得知大多为硅酸盐，如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2Ox，铜为＋2价)。下列关于硅酸铜钡的说法不正确的是(　　)
A．可用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2 B．性质稳定，不易脱色
C．易溶解于强酸和强碱 D．x等于6
3、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．陶瓷具有耐高温、耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点
【课后作业】
1、国际上已禁止民用产品使用石棉制品，避免吸入石棉纤维而诱发肺病。某石棉(硅酸盐)的化学式可表示为Ca2MgxSiyO22(OH)2，式中的x、y的值分别为(　　)
A．8,3 B．5,8 C．3,8 D．8,5
2、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厚的沙土就含铁单质有上亿吨，月球上的主要矿物有辉石[CaMgSi2O6]、斜长石[KAlSi3O8]和橄榄石[(Mg，Fe)2SiO4]等，下列说法或分析不正确的是(　　)
A．辉石、斜长石及橄榄石均属于硅酸盐
B．斜长石的氧化物形式可表示为K2O·Al2O3·6SiO2
C．铁橄榄石(Fe2SiO4)中铁为＋2价
D．月球上有游离态铁是因为月球上铁的活动性比地球上铁的活动性弱
3、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
4、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。在无机非金属材料中，硅一直扮演着主角。下面几种物质中含有硅单质的是(　　)
A．玛瑙　　　　　B．光导纤维 C．太阳能电池 D．水晶
5、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
6、金华市博物馆陈列着大量明清砖瓦和精美瓷器(婺州窑)。下列说法不正确的是(　　)
A．古代的陶瓷、砖瓦都是硅酸盐产品
B．普通玻璃的主要成分是SiO2
C．工业上制取水泥的主要原料为黏土、石灰石
D．婺州窑胎体的原料为高岭土[Al2Si2O5(OH)4]，以氧化物形式表示：Al2O3·2SiO2·2H2O
7、下列说法不正确的是(　　)
A．水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐产品
B．大多数硅酸盐的性质稳定
C．透闪石的化学成分为Ca2Mg5Si8O22(OH)2，将其写成氧化物的形式为2CaO·5MgO·8SiO2·H2O
D．新型陶瓷材料包括高温结构陶瓷、生物陶瓷、压电陶瓷等
8、绿柱石又称绿宝石，其主要成分为BenAl2[Si6O18]，也可以用二氧化硅和金属氧化物的形式表示，则n为(　　)
A．1 B．2 C．3 D．4
9、下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是(　　)
A．水玻璃是一种矿物胶，既不易燃烧也不受腐蚀 B．水泥、玻璃、沙子都是硅酸盐制品
C．高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维 D．陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料
10、硅是构成无机非金属材料的一种主要元素，下列有关硅的化合物的叙述错误的是(　　)
A．氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，其化学式为Si3N4
B．碳化硅(SiC)的硬度大，熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承
C．光导纤维是一种新型无机非金属材料，其主要成分为SiO2
D．二氧化硅为立体网状结构，其晶体中硅原子和硅氧单键个数之比为1∶2
11、青石棉是一种致癌物质，是《鹿特丹公约》中受限制的46种化学品之一，其化学式为Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀硝酸溶液处理时，还原产物只有NO，下列说法不正确的是(　　)
A．青石棉是一种硅酸盐材料 B．青石棉中含有一定量的石英晶体
C．青石棉的化学组成可表示为Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O D．1mol青石棉能使1molHNO3被还原
12、在水玻璃中通入少量CO2气体，充分反应后加热蒸干，再高温充分灼烧，冷却后所得的固体物质为(　　)
A．Na2SiO3 B．Na2SiO3与Na2CO3 C．SiO2与Na2CO3 D．SiO2、Na2SiO3及Na2CO3
13、现有硅酸钠、石灰石、二氧化硅三种白色粉末，只用一种试剂就可以将它们鉴别开，该试剂是(　　)
A．纯水 B．盐酸 C．硝酸银溶液 D．碳酸钠溶液
14、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带有磨口玻璃塞的试剂瓶中
B．氢氟酸可用带橡胶塞的玻璃试剂瓶保存
C．普通玻璃、石英玻璃、水泥等均属于硅酸盐材料
D．水玻璃在空气中变质生成H2SiO3沉淀
15、下列关于硅及其化合物的说法中，正确的是(　　)
A．硅可用于制造光导纤维
B．水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品
C．可用反应Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3(胶体)制取硅酸
D．SiO2既能与HF反应又能与强碱反应，所以SiO2是两性氧化物
16、下列关于无机非金属材料的说法中，不正确的是(　　)
A．高纯硅可用于制造半导体材料
B．氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料，它是生物陶瓷
C．氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，可用于制造陶瓷发动机的受热面
D．二氧化硅制成的光导纤维，由于导电能力强而被用于制造光缆
17、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，其反应方程式为______________
(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________________________________________
18、氮化硅陶瓷因其熔点高，对于金属及氧化物熔体具有相当的高温稳定性，越来越多地被应用于热工的各个领域，如陶瓷烧成棚板、辊棒，以及高温轴承、涡轮叶片等
(1)下列关于氮化硅陶瓷的说法正确的是________
A．硅粉合成氮化硅的反应属于氧化还原反应 B．氮化硅陶瓷属于硅酸盐
C．氮化硅陶瓷可用于制造磨刀材料 D．太阳能光伏产业的主体材料为氮化硅
(2)在烧结氮化硅陶瓷的过程中，二氧化硅、碳、氮气以物质的量之比3∶6∶2反应生成两种化合物
①该反应的化学方程式为____________________________________________________
②该反应中氧化剂与还原剂的质量比为________________________________________
19、白玉的化学式可用CaxMgySipO22(OH)2表示(也可用Ca、Mg、Si、H的氧化物的组合形式表示)。
(1)取8.10 g白玉粉末灼烧至恒重，固体质量减少了0.18 g，则白玉的摩尔质量为________。
(2)另取4.05 g白玉粉末加入100 mL 1 mol·L－1的盐酸中充分溶解，最终得到不溶氧化物2.40 g。过滤后，向滤液中加入足量的铁屑，得到标准状况下的气体336 mL。则：
①p＝________
②白玉的化学式为______________________________________(用氧化物的组合形式表示)
20、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)SiO2是玻璃的成分之一，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
(2)用Na2SiO3溶液浸泡过的棉花不易燃烧，体现Na2SiO3的用途为可作________的原料
(3)工业上常用2C＋SiO2Si＋2CO↑制备粗硅，该反应中有元素化合价升高的物质是________(填化学式，下同)，氧化剂是________
21、用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如图(热源及夹持装置已略去)：

(1)装置B中的试剂是________，装置C中的烧瓶需要加热，其目的是__________________________
(2)反应一段时间后，装置D中观察到的现象是_______________________________________________________，
装置D中发生反应的化学方程式为_________________________________________________________
(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_________________
(4)为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸溶解，取上层清液后需再加入的试剂是_______
a．碘水　 b．氯水　 c．NaOH溶液　 d．KSCN溶液 e．Na2SO3溶液
22、A、B、C、D、E代表的物质为单质或化合物，它们之间的相互转化关系如图所示。A为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质，其晶体结构与金刚石相似。请回答：

(1)单质A的化学式为________，它的最高化合价为________
(2)B的化学式为________，B和碳反应生成A和E的化学方程式是_____________________________
(3)C的化学式为________，D的化学式为________
23、已知A是灰黑色的、有金属光泽的固体单质。根据如图所示的物质之间的转化关系，回答下列有关问题。

(1)写出B、C两物质的名称：B________________，C_____________________
(2)写出D→B的化学方程式：_________________________
(3)写出B→C的离子方程式：_________________________
24、将下列天然硅酸盐改写成氧化物的形式：
(1)石棉　CaMg3Si4O12______________________ (2)绿柱石　Be3Al2Si6O18__________________
(3)白云母　H4K2Al6Si6O24______________ (4)翡翠　NaAlSi2O6_______________________
25、有三种无色透明、不溶于水的坚硬固体，A固体在氧气中完全燃烧只得到一种无色气体，此气体能使澄清石灰水变浑浊，标准状况下测得此气体密度为氧气密度的1.375倍。B固体可溶于热的苛性钠溶液，再往该溶液中加入过量盐酸时，析出白色胶状沉淀，此沉淀干燥后，为不溶于水的白色粉末，它是一种比碳酸还弱的酸；将B与石灰石、纯碱按一定比例混合加热得到C，C在高温时软化，无固定熔点。
(1)A为________
(2)B为________________，有关反应的化学方程式为______________________、________________________
(3)C为________，生成C的有关反应的化学方程式为_________________________________________
26、除去下列各粉末状混合物中的杂质(括号内物质为杂质)，请按下列提供的试剂和操作，将序号填在下表内。
试剂：A.盐酸；B.烧碱溶液；C.氧气；D.水；E.二氧化碳；F.不需要其他试剂
操作：①加热；②过滤；③蒸发；④蒸馏；⑤结晶；⑥萃取
混合物
试剂
操作
SiO2(CaCO3)


NaCl(SiO2)


SiO2(H2SiO3)


Fe2O3(SiO2)


27、为了证明一氧化碳具有还原性，有人设计了下列实验：

(1)装置B中最适宜的试剂是________
(2)装置D中发生反应的化学方程式是___________________________
(3)必须用装置C吸收除去气体中水蒸气的理由是_______________________________________________
(4)若根据F中石灰水变浑浊的现象确定CO具有还原性，应在上图中装置________与________之间连接下列装置中的________(填序号)

28、由铝硅两种物质组成的试样11 g，均匀地分成等质量的两份，一份与足量的盐酸接触可产生气体a L，一份与足量的NaOH溶液接触产生同样的气体b L，合并两次收集的气体共有11.2 L(标准状况)，试分析此试样的百分组成







【硅酸盐材料】答案
【对点训练1】
1、D解析：根据硅酸盐改写氧化物的要求可以判断，A中Al2O3和CaO的排列顺序有误；B中化学计量数出现了分数；C中正确的写法应为K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O；D的写法符合要求。
2、C。解析：Na2SiO3既是硅酸盐，又是钠盐，硅酸盐大多难溶于水，而钠盐均易溶于水；浸泡银幕主要是为了防火，而浸泡枕木主要是为了防腐；水玻璃有黏合作用，常作黏合剂。
3、D。解析：硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称，它包含结构简单的硅酸盐(如Na2SiO3)，也包含结构复杂的硅酸盐，A项错误；简单的硅酸盐中有少数溶于水，如Na2SiO3、K2SiO3等，B项错误；对于硅酸盐，氧化物的形式仅仅是一种表达方式，并不是说它就是由氧化物组成的，C项错误。
【对点训练2】
1、C
2、C。解析：“硅酸铜钡”能稳定存在说明其性质稳定，不易脱色，不易与酸、碱反应。“硅酸铜钡”中Ba为＋2价，Cu为＋2价，Si为＋4价，则x＝6，用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2。
3、A。解析：氧化铁为红棕色固体，瓷器的青色不可能来自氧化铁，A错误；秦兵马俑是陶制品，陶制品是由黏土或含有黏土的混合物经混炼、成形、煅烧而制成的，B正确；陶瓷的主要原料是取之于自然界的硅酸盐矿物，陶瓷的主要成分是硅酸盐，与水泥、玻璃等同属硅酸盐产品，C正确；陶瓷的主要成分是硅酸盐，硅酸盐具有耐高温、耐酸碱侵蚀、抗氧化等特点，D正确。
【课后作业】
1、B。解析：根据化合物中各元素的正、负化合价代数和为零可得2×2＋2x＋4y－2×22－1×2＝0。则x＋2y＝21，只有B项符合。
2、D。解析：辉石、斜长石及橄榄石均由硅、氧和金属元素组成，属于硅酸盐；根据化合价不变、原子比例不变，可将扩大2倍后的KAlSi3O8改写为K2O·Al2O3·6SiO2；含变价元素的化合物，可根据化合价代数和为0来讨论，硅为＋4价，氧为－2价，铁化合价必为＋2价，含亚铁离子；无论是地球还是月球上，铁原子核及核外电子均相同，化学性质相同，只是因月球大气层无氧气，因此月球上有游离态铁存在。
3、B。解析：工业上生产玻璃的原料有纯碱、石灰石和石英；玻璃的成分是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅，属于混合物，在加热熔化时没有固定的熔点；普通玻璃的成分主要是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅；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。
4、C。解析：玛瑙、光导纤维和水晶的主要成分是SiO2，硅单质可用来制造太阳能电池板。]
5、B。解析：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。
6、B。解析：普通玻璃是由碳酸钙、碳酸钠和二氧化硅在高温下反应得到的产物，主要成份为硅酸钙、硅酸钠和二氧化硅的混合物，B错误；工业上制取水泥的主要原料为黏土、石灰石，在高温下反应得到复杂的产物，C正确；Al2Si2O5(OH)4用氧化物形式表示：Al2O3·2SiO2·2H2O，D正确。
7、A。解析：水晶饰物的主要成分为SiO2，不是硅酸盐产品，A项错误。
8、C。解析：BenAl2[Si6O18]写成氧化物形式为nBeO·Al2O3·6SiO2，则由氧原子个数知：n＋3＋6×2＝18，n＝3。
9、AD。解析：水玻璃是Na2SiO3的水溶液，可用作防火剂和防腐剂，A正确；光导纤维的主要成分是SiO2，C不正确。
10、D。解析：A项，在氮化硅中N元素为－3价，Si元素为＋4价，则化学式为Si3N4，正确；D项，在SiO2晶体中，一个硅原子与周围4个氧原子形成4个硅氧单键，错误。
11、B。解析：硅酸盐指的是硅、氧与其他化学元素(主要是铝、铁、钙、镁、钾、钠等)结合而成的化合物的总称，故青石棉是一种硅酸盐产品；青石棉是一种纯净物，不可能含有一定量的石英晶体；1molNa2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O跟硝酸反应时，失去3mol电子，故能使1molHNO3被还原。
12、A。解析：通入少量CO2气体时，发生的反应为Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3(胶体)，加热后H2SiO3分解为SiO2和H2O，再高温灼烧，SiO2与Na2CO3反应生成Na2SiO3和CO2。
13、B。解析：硅酸钠、石灰石、二氧化硅中后两种难溶于水；硅酸钠溶液与盐酸反应会出现白色胶状沉淀，后两种与盐酸反应分别出现气体和无明显现象；硅酸钠溶液可与硝酸银溶液反应生成白色沉淀，其余无明显现象；加入碳酸钠溶液后均无明显现象。
14、D。解析：A项，Na2SiO3溶液具有黏合性，错误；B项，氢氟酸与玻璃中的SiO2反应，不能用玻璃瓶保存氢氟酸，错误；C项，石英玻璃不属硅酸盐材料，错误。
15、C。解析：SiO2可用于制光导纤维，而硅用于半导体材料，故A错误；水晶主要成分为SiO2，不属于硅酸盐，故B错误；SiO2能与HF反应生成四氟化硅和水，不是盐和水，且二氧化硅只能与一种酸反应，不是两性氧化物，属于酸性氧化物，故D错误。
16、D。解析：光导纤维不具有导电性，D不正确。

17、(1)D　
(2)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O　氢氟酸　SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O　
(3)防火剂　
(4)C　SiO2
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＋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。(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。
18、(1)AC　
(2)①3SiO2＋2N2＋6CSi3N4＋6CO ②7∶9
解析：(1)Si与N2反应前后，N、Si元素的化合价发生变化，故属于氧化还原反应，A正确；氮化硅属于新型高温结构陶瓷，不属于硅酸盐，B错误；根据氮化硅的性能，可用于制造磨刀材料，C正确；太阳能光伏产业的主体材料为硅，D错误。
(2)①硅原子最外层有4个电子，氮原子最外层有5个电子，在氮化硅中硅显＋4价，氮显－3价，根据化合物中化合价代数和等于零的原则，可得氮化硅的化学式为Si3N4。烧结Si3N4的反应物为SiO2、N2、C，生成物为Si3N4和另一种化合物，则有3SiO2＋2N2＋6CSi3N4＋另一种化合物，根据原子守恒可得另一种化合物为CO，故反应方程式为3SiO2＋2N2＋6CSi3N4＋6CO。②根据反应3SiO2＋2N2＋6CSi3N4＋6CO，氮元素价态降低，N2为氧化剂，碳元素价态升高，C单质为还原剂，其质量比为(2 mol×28 g·mol－1)∶(6 mol×12 g·mol－1)＝7∶9。
19、(1)810 g·mol－1
(2)8　2CaO·5MgO·8SiO2·H2O
解析：(1)由白玉的化学式CaxMgySipO22(OH)2可知，1 mol该物质在灼烧时发生反应生成1 mol水。n(H2O)＝m/M＝0.18 g÷18 g·mol－1＝0.01 mol，所以白玉的物质的量也是0.01 mol。故白玉的摩尔质量为8.10 g÷0.01 mol＝810 g·mol－1。(2)n(白玉)＝4.05 g÷810 g·mol－1＝0.005 mol，其中SiO2的物质的量为2.40 g÷60 g·mol－1＝0.04 mol。因此1 mol白玉中含有Si的物质的量为0.04 mol÷0.005 mol×1 mol＝8 mol，即p＝8。由方程式Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑可知，n(H2)＝0.336 L÷22.4 L·mol－1＝0.015 mol，因此与白玉反应后过量的HCl的物质的量为0.03 mol，则白玉消耗的HCl的物质的量为1 mol·L－1×0.1 L－0.03 mol＝0.07 mol，故1 mol白玉参加反应需要消耗的HCl的物质的量为0.07 mol÷0.005 mol×1 mol＝14 mol。由于该化合物中Ca、Mg元素的化合价都是＋2，所以与盐酸反应时每个金属阳离子都要结合2个Cl－，故n(Ca2＋)＋n(Mg2＋)＝14 mol÷2＝7 mol，即x＋y＝7，再结合相对分子质量40x＋24y＋28×8＋16×22＋17×2＝810，两式联立求解，可得x＝2，y＝5。所以白玉的化学式为Ca2Mg5Si8O22(OH)2，用氧化物的组合形式表示为2CaO·5MgO·8SiO2·H2O。
20、(1)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O　氢氟酸
(2)防火剂　(3)C　SiO2
解析：(1)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。
(2)Na2SiO3的水溶液又称“水玻璃”，它具有阻燃的功能，因此可作防火剂。
(3)反应中C被氧化，SiO2被还原，因此SiO2作氧化剂。
21、(1)浓硫酸　使滴入烧瓶中的SiHCl3气化
(2)有固体物质生成　SiHCl3＋H2Si＋3HCl
(3)排尽装置中的空气　
(4)bd
解析：(1)为防止SiHCl3与H2O强烈反应，需要干燥剂干燥氢气，浓硫酸具有吸水性且不和氢气反应，所以可以作干燥剂；升高温度能使SiHCl3气化，从而使SiHCl3和氢气在D中反应。(2)D中发生反应SiHCl3＋H2Si＋3HCl，Si为固态，所以看到的现象是有固体物质生成。(3)Si是亲氧元素，为防止Si被氧化，需要排尽装置中的空气。(4)向溶液中加入强氧化剂，然后加入KSCN溶液检验铁离子，这几种物质中氯水具有强氧化性，故选bd。
22、(1)Si　＋4
(2)SiO2　SiO2＋2CSi＋2CO↑
(3)CaSiO3　Na2SiO3
解析：这是一道关于元素及其化合物的推断题，其中“A为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质”是该题的“题眼”。由该“题眼”可知A是Si。分析题图，结合B能生成C、D、E，可以推出B是SiO2，E是CO，C是CaSiO3，D是Na2SiO3。
23、(1)硅酸钠　硅酸
(2)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
(3)SiO＋H2O＋CO2===CO＋H2SiO3↓
解析：据A是灰黑色的、有金属光泽的固体单质，知A是硅，则B是硅酸钠，C是硅酸，D是二氧化硅。
24、(1)CaO·3MgO·4SiO2 (2)3BeO·Al2O3·6SiO2 (3)K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O (4)Na2O·Al2O3·4SiO2
25、(1)金刚石
(2)水晶 SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓
(3)玻璃 SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑、SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑
解析：(1)A的燃烧产物的相对分子质量为1.375×32＝44，由题意知，A为金刚石。
(2)B能与碱反应，且产物中加过量盐酸得胶状沉淀，由此可确定B为水晶。
(3)SiO2、CaCO3、Na2CO3可在高温下反应，制得的C是玻璃。
26、　
混合物
试剂
操作
SiO2(CaCO3)
A
②
NaCl(SiO2)
D
②③
SiO2(H2SiO3)
F
①
Fe2O3(SiO2)
B
②
27、(1)饱和NaHCO3溶液　
(2)CO2＋C2CO
(3)水蒸气进入D中在高温下能跟碳反应产生H2，H2也能使CuO还原，不能证明CO具有还原性
(4)D　E　④
解析：该实验的原理为：先制取纯净、干燥的CO2，再用C将CO2还原为CO，利用CuO被还原且澄清石灰水变浑浊来检验CO的还原性。
(1)装置B用来除去HCl，最适宜的试剂是饱和NaHCO3溶液。(2)装置D中发生反应的化学方程式是CO2＋C2CO。(3)水蒸气进入D中在高温下能跟碳反应产生H2，H2也能使CuO还原，故不能证明CO具有还原性，所以必须用装置C除去气体中的水蒸气。(4)若根据F中石灰水变浑浊的现象确定CO具有还原性，应在上图中装置D与E之间连接装置④，以除去其中的CO2。
28、含铝49.1%，硅50.9%
解析：Al有两性，且与强酸、强碱反应生成H2一样多；Si与强碱反应，与强酸不反应。
设11 g试样中含Al的物质的量为x，Si的物质的量为y。
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
x mol
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
　　　　　　　　　x
Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑
　　　　　　　　　　　　 　y
据题意有
解得
Al%＝×100%＝49.1%
Si%＝1－49.1%＝50.9%。