化学自习室移动版

一、硅酸

硅元素的含氧酸有多种，常见的硅酸(H₂SiO₃)、原硅酸 (H₄SiO₄)，两者均不溶于水，酸酐都是SiO₂，酸性均弱于碳 酸，在溶液中生成时均为白色沉淀.在多硅酸中存在许多硅氧 四面体结构单元(如图1所示)。原硅酸不稳定，通常易失水转化为硅 酸：H₄ SiO₄ =H₂ SiO₃＋H₂O。

二、硅酸盐

在硅酸盐中，只有常见的碱金属硅酸盐能溶于水，如硅酸钠 (Na₂SiO₃)，其水溶液叫水玻璃，呈碱性，为矿物胶。因为玻璃中含有 SiO₂成分，它能与碱作用生成硅酸盐，所以，实验室保存试剂时，凡是呈碱性的试剂均不宜用带玻璃塞的玻璃试剂瓶，可用带橡胶塞的试剂瓶保存碱性试剂。大多数硅酸盐不溶于水，复 杂的硅酸盐可用氧化物的形式表示，如长石的组成可以表示 K₂O •Al₂O₃ • 6SiO₂

三、熟练掌握以下重要的离子方程式

1. 向Na₂SiO₃溶液中加人盐酸：SiO₃^2－＋ 2H^＋ = H₂SiO₃

2. 向Na₂SiOs溶液中通人少量CO₂气体：SiO₃^2－ ＋CO₂ ＋ H₂O=H₂SiO₃ ＋CO₃^2－

3. 向Na₂SiO₃溶液中通人足量CO₂气体：SiCT ＋ 2CO₂＋2H₂O=H₂SiO₃ ＋2HCO₃^－

4. 向NaAlO₂溶液中通人少量CO₂气体：2AlO₂^－ ＋ CO₂＋3H₂O=2Al(OH)₃ ＋CO₃^2－

5. 向NaAlO₂溶液中通人足量CO₂气体：AlO₂^－＋CO₂ ＋ 2H₂O=Al(OH)₃ I ＋HCO₃^－

6. 向Ca (ClO)₂溶液中通人少量CO₂气体：Ca^2＋＋ 2ClO^－ ＋ CO₂ ＋ H₂O =CaCO₃ ＋2HClO

7. 向Ca(ClO)₂溶液中通人足量CO₂气体：ClO^－ ＋ CO₂ ＋ H₂O =HCO₃^－＋ HClO

四、硅酸盐工业简介

以含硅物质为原料经加热制成硅酸盐的工业，如制造玻 璃、水泥、陶瓷的工业.

1. 水泥：主要原料为黏土、石灰石.主要设备为水泥回转 窑.水泥熟料中加人石膏的作用是调节水泥的硬化速率.普通 水泥的主要成分为硅酸二钙(2CaO • SiO₂ )、硅酸三钙 (3CaO • SiO₂)、铝酸三钙(3CaO • Al₂O₃).

2. 玻璃：主要原料为纯碱、石灰石、石英.主要反应为

SiO₂ ＋ CaCO₃ CaSiO₃＋CO₂

SiO₂ ＋ Na₂CO₃ Na₂SiO₃ ＋ CO₂

普通玻璃的主要成分为CaO • Na₂O • 6SiO₂

有 色玻璃是在原料中加入某种金属氧化物，如红色(Cu₂O)、蓝色 (Co₂O₃)、淡绿色(Fe^2＋)。玻璃不是晶体，属于玻璃态物质，玻璃没 有固定的熔点，只能在一定的温度范围内软化.

3.陶瓷：主要原料为黏土.陶瓷制品有砖、瓦、坩埚、蒸发 皿、电器中的绝缘瓷，等等.

4.彩釉：烧制前在坯体上涂彩釉，在普通釉料中加人一些重 金属离子可制成彩釉.

5.搪瓷：在金属表面涂上类似玻璃的瓷釉，然后在高温下烧 结而得到的一种金属与无机材料结合的复合材料.搪瓷一般 用钢板、铁、铝、铜、银等作坏体，外层的瓷釉对金属起到保护 和装饰的作用.如工艺品景泰蓝.

五、新型无机非金属材料

1. 新型无机非金属材料的主要特性.

①能承受高温，强度高；②具有电学特性；③具有光学特 性；④具有生物功能.

2. 高温结构陶瓷.

(1) 氧化铝陶瓷(人造刚玉)，它的熔点很髙，可作高级耐 火材料，如坩埚、高温炉管，也可用作手表的轴承，如手表上的 “19钻”字样，是指红宝石轴承数目为19.

(2) 氮化硅陶瓷(Si₃N₄)：它是一种超硬物质，本身具有润 滑性，并且能耐磨损，除氢氟酸外，不与其他无机酸发生反应， 抗腐蚀能力强，高温时也能抗氧化，可用来制造轴承、汽轮机 叶片、机械密封环、永久性模具等.

3. 光导纤维：光导纤维简称光纤，是一种能高质量传导光 的玻璃纤维.制造光导纤维的主要原料是二氧化硅.

六、考查方式例析

现将考查硅酸、硅酸盐和无机非金属材料的典型试题分析如下。

例1和田玉在我国至少有7000年的历史，也称为软玉， 是我国玉文化的主体.和田玉是一种具有链状结构的含水钙 镁硅酸盐，某和田玉的成分为Ca₂Mg₃Fe₂(Si₄O₁₁)₂(OH)₂，下列有关叙述正确的是( ).

A. 其化学式改写成氧化物可表示为：

2CaO •3MgO •Fe₂O₃ • 2SiO₂ • H₂O

B. 它能抵抗任何酸碱的腐蚀

C. 其中Fe的化合价为＋ 3价

D. 其中Fe的化合价为＋ 2价

解析：把和田玉的化学式改成氧化物的形式，应是 2CaO• 3MgO•2FeO • 8SiO₂ • H₂O，和田玉属于硅酸盐，能 与氢氟酸发生反应，其中的铁元素为＋ 2价.故答案为D，

例2在氮化硅中添加氧化铝，用氧原子取代一部分氮， 用铝原子取代一部分硅，通过常压烧结即成为新一代无机非 金属材料——氧氮化硅铝，即赛伦(Saibn)，化学通式为 Si_6-xAlxOxNy(x 为 2〜4).则：

(1) 判断赛伦属于            晶体类型，并且有               等特性(至 少写3种).

(2) 化学通式里：y值为__(用含x的表达式或某一具体 数值表示).

解析：(1)由题意可知，赛伦为无机非金属材料，属于原子 晶体，具有耐高温、热稳定性好、高强度、超硬度、耐磨损、抗腐 蚀等无机非金属材料所具有的特性.

(2)由化合价规则有 4(6－x)＋3x=2x＋3y，得：y=8—x。