《2024年步步高大一轮复习讲义高中化学人教版》

三、硅胶 多硅酸盐结构的理解
5. 硅胶吸附剂的结构示意图如图所示，常用作干燥剂。在其中添加CoCl₂可使其指示吸水量的多少来决定硅胶是否失效，原理为CoCl₂（蓝色） + 6H₂O = CoCl₂·6H₂O（粉红色），失效的硅胶可加热再生，下列说法错误的是 （ ）

A. 当硅胶变粉红色说明硅胶失效了
B. SiO₂是酸性氧化物，硅胶可干燥HF和Cl₂等酸性气体
C. 失效的硅胶再生时加热的温度不宜过高
D. 当硅胶遇到大量的水分子时，与硅羟基形成了过多氢键从而失去吸附力

答案： 答案：5. B

6. 形式多样的硅酸盐是无机矿物的重要基石。SiO₄⁴⁻是一种四面体形的离子（属于硅酸根离子），其结构可用图a表示，硅原子位于该四面体体心，四个氧原子各占一个顶点。图b和图c则是复合硅酸根离子中的两个实例，均为无支链的单环状，分别由数个硅氧四面体a通过共用氧原子的形式构成。

（1）b的化学式为________________。
（2）若一个单环状离子中Si原子数为n（n≥3），则其化学式为______________。
（3）绿柱石是铍、铝的此类硅酸复盐，其化学式中含6个硅原子，该复盐的化学式是__________。

答案： 6.
(1)Si3​O96−​ 
(2)Sin​O3n2n−​ 
(3)Be3​Al2​Si6​O18​(或3BeO⋅Al2​O3​⋅6SiO2​)
解析：
(1)b含有氧原子个数为9，含有3个四面体结构，则含有硅原子个数为3，根据化合物中Si的化合价为+4、氧元素化合价为 - 2可知，b的化学式为$Si_{3}O_{9}^{6 - }$。
(2)c中含有6个四面体结构，所以含有6个Si原子，含有的氧原子数为18，含有氧原子数比6个硅酸根离子少6个O，带有的电荷为$6\times(-2)= - 12$；根据图示可知：若一个单环状离子中Si原子数为$n(n\geqslant3)$，则含有n个四面体结构，含有的氧原子比n个硅酸根离子恰好少n个O原子，即含有n个Si，则含有3n个O，带有的负电荷为$n\times(-2)= - 2n$，其化学式为$Si_{n}O_{3n}^{2n - }$。
(3)根据$Si_{n}O_{3n}^{2n - }$可知，含有6个硅原子，该硅酸盐所带的负电荷为 - 12，设铍的个数为x，铝的个数为y，则$2x + 3y = 12$，讨论可得$x = 3、y = 2$，其化学式为$Be_{3}Al_{2}Si_{6}O_{18}$或$3BeO\cdot Al_{2}O_{3}\cdot 6SiO_{2}$。

整合　　　必备知识
1. 传统无机非金属材料——常见硅酸盐材料

玻璃生产中的两个重要反应：
$Na_{2}CO_{3}+SiO_{2}\stackrel{高温}{=\!=\!=}$ ________________________；
$CaCO_{3}+SiO_{2}\stackrel{高温}{=\!=\!=}$ __________________________。

答案： 生产原料处依次为：石灰石、黏土；纯碱、石灰石、石英砂
@@$Na_{2}SiO_{3}+CO_{2}\uparrow$；$CaSiO_{3}+CO_{2}\uparrow$

2. 新型无机非金属材料
(1) 高温结构陶瓷，如$SiC、BN、Si_{3}N_{4}、Al_{2}O_{3}$等。
(2) 碳纳米材料
① 类型：富勒烯、碳纳米管、石墨烯等。
② 用途：在能源、信息、医药等领域有广阔的应用前景。
(3) 特殊功能的含硅材料
① 碳化硅为共价晶体，具有类似金刚石的结构，可用作磨料。
② 含硅元素4%的硅钢具有导磁性。

答案：

易错辨析
1. 沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐　　　(　　　)
2. 碳化硅俗称金刚砂，它可用于高温结构陶瓷的制作　　　　　　　　　　　　　　　　　(　　　)
3. 压电陶瓷能实现机械能与电能的相互转化
　　　　　　　　　　　　　　　　　(　　　)
4. 石墨烯的电阻率低，热导率也低　　　　(　　　)
5. 冰壶主材料花岗岩属于无机非金属材料(2022.辽宁,1A)　　　　　　　　　　　(　　　)

答案： 1.× 2.√ 3.√ 4.× 5.√

一、传统无机非金属材料
1. 水玻璃（$Na_{2}SiO_{3}$溶液）广泛应用于耐火材料、洗涤剂生产等领域，是一种重要的工业原料。如图是用稻壳灰（$SiO_{2}$：65％～70％、C：30％～35％）制取水玻璃的工艺流程：
　　
下列说法正确的是　　　　　　　　　　(　　　)
A. 原材料稻壳灰价格低廉，且副产品活性炭有较高的经济价值
B. 操作A与操作B完全相同
C. 该流程中硅元素的化合价发生改变
D. 反应器中发生的反应为氧化还原反应

答案： A