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硅酸与硅酸盐知识分析

来源:未知作者:罗翊轩 点击:所属专题: 硅酸盐 硅酸
一、硅酸 硅元素的含氧酸有多种,常见的硅酸(H 2 SiO 3 )、原硅酸 (H 4 SiO 4 ),两者均不溶于水,酸酐都是SiO 2 ,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:H 4 SiO 4 =H 2

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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,硅酸与硅酸盐知识分析酸酐都是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。

硅酸与硅酸盐知识分析

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:SiO32+ 2H = H2SiO3

2. 向Na2SiOs溶液中通人少量CO2气体:SiO32 +CO2 + H2O=H2SiO3 +CO32

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 +CO32

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:Ca2++ 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 硅酸与硅酸盐知识分析CaSiO3+CO2

SiO2 + Na2CO3 硅酸与硅酸盐知识分析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(Fe2+)。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,除硅酸与硅酸盐知识分析氢氟酸外,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 Si6-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、超硅酸与硅酸盐知识分析硬度、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。

(责任编辑:化学自习室)
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