硅酸盐工业：以含硅物质为原料，经过加热制成的硅酸盐产品的工业，叫做硅酸盐工业。

传统的硅酸盐工业产品有：水泥、玻璃、陶瓷、砖瓦、耐火材料等。

硅酸盐工业在我国国民经济中占有重要的地位，随着科技发展，人们又研制出许多新型无机非金属材料。如：结构陶瓷（耐高温的氧化铝陶瓷、耐磨耐高温的氮化硅陶瓷）。功能陶瓷（低温超导陶瓷、压电陶瓷等）。

在炼铁、制玻璃、制水泥三种工业生产中，都需要原料(    )

A.纯碱        B.石灰石        C.石英        粘土

(提示：炼铁中需要石灰石，用以除去SiO₂等杂质)

解析  这是一道硅酸工业中理论联系实际问题的试题。解答本题时应熟悉生产玻璃、水泥等产品的原料情况。制玻璃的原料是纯碱、石灰石和石英；制水泥的原料是石灰石、粘土等；炼铁的主要原料是铁矿石、焦炭、空气、石灰石等。相互对比后可知B项为正确答案。

答案  B选项符合题意。

点评  只要熟练掌握了硅酸盐工业生产中所需的主要原料以及炼铁工业的原料，本题可迎刃而解。

硅胶是网状多孔的物质，有强吸附性，可用作干燥剂、吸附剂和催化剂的载体。在减压条件下将硅酸加热至300℃，使其失水即可得硅胶。现以石英、纯碱为主要原料(其它原料任选)制备硅胶。写出有关的化学方程式：___________________________________

解析  这是一道有关物质的制备题。根据SiO₂(石英)不与水反应，但能与NaOH、Na₂CO₃反应生成Na₂SiO₃，再根据硅酸是弱酸，用Na₂SiO₃与酸作用来制得H₂SiO₃。合成路线为：

SiO₂ Na₂SiO_3- H₂SiO₃ SiO₂(硅胶)

答案  SiO₂+Na₂CO₃ Na₂SiO₃+CO₂↑

Na₂SiO₃+2HCl＝2NaCl+H₂SiO₃↓

有三种透明、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无味气体，此气体能使澄清石灰水变浑浊，标准状况下测得此气体的密度是氧气密度的1.375倍。B固体能溶于热的苛性钠溶液，再往该溶液中加入过量盐酸时，析出白色沉淀，此沉淀是一种比H₂CO₃还弱的酸，干燥后为不溶于水的白色粉末。B与石灰石、纯碱按一定比例混合加热后，能得到C，C在高温时软化，无固定熔点。根据以上事实，判断A、B、C各为何物，写出有关反应的化学方程式。

解析  A物质燃烧后产生气体的相对分子质量为：32×1.375＝44。结合它无色无味且使澄清石灰水变浑浊的性质，可推断此气体为CO₂，又因为A为透明不溶于水的坚硬固体，故可判断A为金刚石。

C+O₂ CO₂

B物质能与苛性钠反应，且所得溶液与盐酸反应生成一种比H₂CO₃还弱的酸，且这种酸是一种难溶于水的白色固体，故可判断B为石英。

SiO₂+2NaOH＝Na₂SiO₃+H₂O

Na₂SiO₃+2HCl+H₂O＝H₄SiO₄↓+2NaCl

H₄SiO₄＝H₂SiO₃+H₂O

C物质由石灰石、纯碱、B物质(石英)混合加热而制得，结合高温时软化且无固定熔点，判断C物质为普通玻璃。

SiO₂+CaCO₃ CaSiO₃+CO₂↑  SiO₂+Na₂CO₃ Na₂SiO₃+CO₂↑

答案  A为金刚石、B为石英、C为普通玻璃。有关的化学方程式如下：

C+O₂ CO₂，CO₂+Ca(OH)₂＝CaCO₃↓+H₂O

SiO₂+2NaOH＝Na₂SiO₃+H₂O

Na₂SiO₃+2HCl+H₂O＝H₄SiO₄↓+2NaCl

H₄SiO₄＝H₂SiO₃+H₂O

CaCO₃+SiO₂ CaSiO₃+CO₂↑

SiO₂+Na₂CO₃ Na₂SiO₃+CO₂↑

点评  本题是推断题。考查有关SiO₂、Na₂SiO₃、H₂SiO₃以及玻璃等物质的性质以及推理判断能力。其突破口是C高温时软化，无固定熔点，这是玻璃的特性，由此推知B可能为SiO₂是解题的关键。

熔融烧碱应选用的器皿是(    )

A.石英坩埚                 B.普通玻璃坩埚

C.生铁坩埚                 D.陶瓷坩埚

解析  石英、普通玻璃、陶瓷中均含有SiO₂，高温下，烧碱能与SiO₂反应而使坩埚腐蚀：SiO₂+2NaOH Na₂SiO₃+H₂O，铁在高温下不与NaOH反应，故答案为C。

点评  实验中选用器皿，既要考虑器皿材料的熔点，又要考虑材料与所盛物质之间能否反应。

钾玻璃中含有18.4%的K₂O、11%的CaO、70.6%的SiO₂。计算三种氧化物的物质的量之比。若需制造5.1t钾玻璃，需用碳酸钾、石灰石和二氧化硅多少吨?写出制取钾玻璃的反应方程式。

解析  (1)K₂O、CaO、SiO₂的物质的量之比为

∶ ∶ ＝1∶1∶6。

(2)设需K₂CO₃和CaCO₃的质量分别为x和y，由关系式计算原料的用量。

K₂CO₃  ——  K₂O            CaCO₃  ——  CaO

138            94          100          56

x        5.1t×18.4%        y        5.1t×11.0%

解比例式得x＝1.38t,y＝1.0t。SiO₂用量为5.1t×70.6%＝3.6t。

(3)K₂CO₃+SiO₂ K₂SiO₃+CO₂↑

CaCO₃+SiO₂ CaSiO₃+CO₂↑

点评  普遍玻璃(又称钠玻璃)原料中Na₂CO₃用K₂CO₃代替，即制得钾玻璃。

自然界存在的碳酸盐类铜矿(如孔雀石、青石等)的化学式组成为aCuCO₃·bCu(OH)₂(a、b为正整数，且a≤2,b≤2)，

(1)将孔雀石、青石矿样分别加盐酸至完全溶解，盐酸物质的量与产生CO₂物质的量之比：孔雀石为4∶1，青石为3∶1，则它们的化学组成可表示为，孔雀石__________青石________。

(2)今有一份碳酸盐类铜矿样品，将其等分为A、B两份，然后加盐酸使A样品完全溶解，产生CO₂3.36L(标准状况下)；加热B样品使其完全分解，得到20gCuO。试计算并确定该矿石的化学组成。

(3)某碳酸盐铜矿石加盐酸完全溶解后，产生CO₂6.72L(标准状况下)，这份样品中CuO含量不低于______________g

(4)设某碳酸盐类铜矿样品质量为Ag，所以含CuO质量为Bg。加酸完全溶解后，产生的CO₂体积为VL(标准状况下)，则含铜矿样的A、V、B之间的关系为：A＝______________

解析  本题从整体上设计四个小题由易到难，考查层次逐步深入：通过将化学知识应用于矿样分析这一实际例子，考查了碳酸盐、Cu(OH)₂的性质以及物质的量、气体摩尔体积等概念的综合应用。在能力方面着手考查了分析、推理、正向思维和逆向思维、抽象思维与具体应用能力。

(1)孔雀石中： ＝   得 ＝

青石中： ＝   得 ＝

所以在a≤2，b≤2时，

孔雀石的化学式为：CuCO₃·Cu(OH)₂

青石的化学式为：2CuCO₃·Cu(OH)₂

(2)n(CO₂)＝0.15mol＝n(CuCO₃)

n(CuO)＝0.25mol＝n(CuCO₃)+n［Cu(OH)₂］

所以：n［Cu(OH)₂］＝0.25mol-0.15mol＝0.10mol

a∶b＝n(CuCO₃)∶n［Cu(OH)₂］＝3∶2

因为a≤2,b≤2，所以该矿样混合物的化学组成为：CuCO₃·Cu(OH)₂和2CuCO₃·Cu(OH)₂的混合物

(3)aCuCO₃·bCu(OH)₂矿样：n(CuO)∶n(CO₂)＝(a+b)∶a

比值最低是：2CuCO₃·Cu(OH)₂  (a＝2,b＝1)

已知：n(CO₂)＝ ·mol＝0.30mol

n(CuO)＝ ·n(CO₂)＝0.45mol

m(CuO)＝0.45mol×80g·mol^-1＝36g

(4)已知：n(CuO)＝ ＝ mol

n(CO₂)＝ mol

n(CuCO₃)＝n(CO₂)＝ mol

所以：m(CuCO₃)＝124g·mol^-1×  mol

n［Cu(OH)₂］＝n(CuO)-n(CuCO₃)＝( )mol

n［Cu(OH)₂］＝98g·mol^-1×( )

所以：A＝124× +98( )

答案  (1)CuCO₃·Cu(OH)₂；2CuCO₃·Cu(OH)₂

(2)CuCO₃·Cu(OH)₂和2CuCO₃、Cu(OH)₂

(3)36g

(4)124× +98( )

点评  解答本题时应从CuCO₃与CO₂、Cu(OH)₂与CuO的关系去考虑，且必须注意题中所给的一个主要条件：a≤2,b≤2，如果不注意就很容易出现错误的答案［第(2)问组成写成：3CuO₃、2Cu(OH)的形式］。

12.0g含2种化合物(由常见元素组成)的近白色固体溶于过量盐酸，释放出2.94L气体(标准状态)，气体密度为同温度下空气密度的1.52倍；剩余的不溶性残渣含氧53.2%，既不溶于酸又不溶于稀碱溶液。通过计算分别写出2种化学物质的化学式。

1.52×29.0＝44.1，所以这种气体为CO₂，其物质的量为：2.94/22.4＝0.131(mol)。由此可知一种物质为碳酸盐，设其摩尔质量为M，则有：

M＜ ＝91.6∴非碳酸根部分的式量为91.6-60＝31.6，所以，这种物质为：Li₂CO₃、MgCO₃、LiHCO₃、NaHCO₃、KHCO₃、Ca(HCO₃)₂、Mg(HCO₃)₂等。另一种物质既不溶于酸又不溶于稀碱，则它为SiO₂。其含氧量为：

×100%＝53.2%

与题意相符。所以这两种物质的化学式分别为：Li₂CO₃、MgCO₃、LiHCO₃、NaHCO₃、KHCO₃、Mg(HCO₃)₂、Ca(HCO₃)₂、SiO₂。

A的单质和B的单质在加热下激烈反应，得到化合物X。X的蒸气密度是同温度下的空气密度的5.9倍。X遇过量水激烈反应，反应完全后的混合物加热蒸干，得一难溶物，后者在空气中经1000℃以上高温灼烧，得到化合物Y。Y的一种晶体的晶胞可与金刚石晶胞类比，A原子的位置相当于碳原子在金刚石晶胞中的位置，但Y晶胞中A原子并不直接相连，而是通过E原子相连。X与过量氨反应完全后得到含A的化合物Z。Z在无氧条件下经高温灼烧得化合物G。G是一种新型固体材料。

(1)写出X的化学式。

(2)写出Y的化学式。

(3)写出Z的化学式。

(4)写出G的化学式。

(1)X：SiCl₄  (2)Y:SiO₂  (3)Z:Si(NH₂)₄  (4)G:Si₃N₄

(5)耐磨材料，耐高温材料。因为Si₃N₄为原子晶体，且Si—N的键能高，键长短，故晶体的熔点高，硬度大。

当准确称量的试样单质A和氯化氢反应时生成物质B和氢气0.448升(标准状况下)，而同样量的A和氯作用时则生成质量是B的1.254倍的物质C，物质B和C跟水作用生成沉淀D，D煅烧后其质量为A的2.143倍。为了能把分离出D之后滤液中的氯离子全部沉淀出来，所需硝酸银溶液的体积在物质C情况下是物质B情况下的1.33倍。

(1)试确定物质A是什么?其质量是多少?

(2)试从定性和定量两方面确定B和C的组成?

(3)处理物质B的滤液需要消耗多少克10%的硝酸银溶液?

(4)写出所述各反应的方程式。

(1)A为Si，设其质量为x。

Si+3HCl＝SiHCl₃+H₂

28          22.4

x        0.448

x＝ ＝0.56(g)

(2)B为SiHCl₃，C为SiCl₄。

(3)SiHCl₃～3HCl～3AgNO₃

∴m_{(AgNO3溶液)}＝ ＝ ＝102(克)

(4)Si+Cl₂＝SiCl₄

Si+3HCl＝SiHCl₃+H₂

SiCl₄+(2+n)H₂O＝SiO₂·nH₂O+4HCl

SiHCl₃+(n+2)H₂O＝SiO₂·nH₂O+3HCl+H₂