例１．氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定。工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在１３００℃反应获得。
①氮化硅晶体属于 晶体；
②已知氮化硅晶体结构中，原子间都以单键相连，且N原子和N原子、Si原子和Si原子不直接相连，同时每个原子都满足８电子稳定结构。请写出氮化硅的化学式 ；
③现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得较高纯度的氮化硅。反应的化学方程式为： 。
解析：氮化硅晶体硬度大，熔点高，化学性质稳定，判断为原子晶体，晶体中每个原子都满足８电子稳定结构，则氮化硅中氮显－３价，硅显＋４价，化学式为Si3N4。
答案：①原子 ②Si3N4 ③3SiCl4+2N2+6H2
例２．１９９５年，美国教授Lagow宣称，他们制得了碳的第四种同素异形体——链式炔碳
①它的熔点估计比石墨 （填“高”或“低”）。
②自然界中发现了碳的同素异形体C60，估计自然界中会不会有链式炔碳 。
解析：由于链式炔碳碳原子个数有３００～５００个，是分子晶体，熔点不会很高，而石墨是过渡晶体，熔点很高。熔点炔碳低，由于炔碳很活泼，估计自然界中不存在。
答案： ①低 ②不会有
例３．石英玻璃是将石英在１６００℃高温下熔化，冷却后形成玻璃体，关于石英玻璃的结构和性质描述正确的是（ ）
A．石英玻璃属于原子晶体 B．石英玻璃的结构类似于液体
C．石英玻璃耐高温且能抵抗一切酸的腐蚀 D．石英玻璃能经受温度剧变且能抵抗碱的腐蚀
解析：A．玻璃不属于晶体，是介于结晶态和无定形态之间的一种物质状态叫玻璃态． B．从粒子分类的角度看，玻璃态跟液态类似 C．石英玻璃可与氢氟酸反应SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O
D．SiO2属酸性氧化物，可与强碱反应SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O
答案：B
例4．BGO是我国研制的一种闪烁晶体材料，曾用于诺贝尔奖获得者丁肇中的著名实验，它是锗酸铋的简称。若知：①在BGO中，锗处于其最高价态，②在BGO中，铋的价态与铋跟氯形成的某种共价氯化物时所呈的价态相同，在此氯化物中铋具有最外层8电子稳定结构，③BGO可看成是由锗和铋两种元素的氧化物所形成的复杂氧化物，且在BGO晶体的化学式中，这两种氯化物所含氧的总质量相同。请填空：
（1）锗和铋的元素符号分别是 和 。
（2）BGO晶体的化学式是 。
（3）BGO晶体中所含铋氧化物的化学式是 。
解析：解本题的关键是对Ge、Bi两元素化合价的推断。由条件①可知Ge为+4价。因为锗处于元素周期表的第ⅣA族，最高正价为+4价。铋处于元素周期表的第ⅤA族，其正价有+3、+5价。根据条件②，铋应为+3价。因为氯化铋中的铋具有最外层8电子稳定结构。由条件③可知该化合物可写成mBi2O3·nGeO2。由于两种氧化物总所含氧的总质量相等，所以m：n=2：3。所以，锗酸铋可写成2Bi2O3·3GeO2或写成盐的形式Bi4(GeO4)3，其中锗酸根为-4价。
答案：（1）Ge; Bi （2）Bi4Ge3O12〔或2Bi2O3·3GeO2、Bi4(GeO4)3〕 （3）Bi2O3
例5．普通玻璃中Na2SiO3:CaSiO3:SiO2=1:1:4(物质的量之比)，请回答下列问题：
①以aNa2O·bCaO·mSiO2表示此玻璃组成，则a:b:m=
②若制备1000Kg上述玻璃，需原料各多少千克？标况下产生多少升CO2？
解析：（1）由n（Na2SiO3）：n（CaSiO3）：（SiO2）=1：1：4；Na2SiO3→Na2O·SiO2，CaSiO3→
CaO·SiO2，则可得到：a：b：c=1：1：6。
（2）制玻璃的原料是Na2CO3、CaCO3、SiO2、，由（1）可知玻璃的组成为Na2O·CaO·6SiO2，根据原子守恒可以得到下列计算关系
Na2O·CaO·6SiO2 ～ Na2CO3 ～ CaCO3 ～ 6SiO2 ～ 2CO2
478 106 100 6×60 2×22.4
1000×103 m（Na2CO3） m（CaCO3） m（SiO2） V（CO2 ）
解：（1）a：b：m=1：1：6
（2）设需原料Na2CO3、CaCO3、SiO2的质量分别为x、y、z，生成CO2气体体积为V（同温同压），
由 Na2O·CaO·6SiO2 ～ Na2CO3 ～ CaCO3 ～ 6SiO2 ～ 2CO2
478 106 100 6×60 2×22.4
1000×103 x y z V
m（Na2CO3）得x==221.8×103g=221.8kg
m（CaCO3）得y==209×103g=209kg
m（SiO2）得z==9.37×104L
答案：①1：1：6 ②Na2CO3：221.8kg CaCO3：209kg SiO2：753.1kg VCO2：9.37×104L
◆ 随堂演练
1．下列具有特殊性能的材料中，由主族元素和副族元素形成的化合物是（ ）
A．透明陶瓷材料硒化锌 B．半导体材料砷化镓
C．吸氢材料镧镍合金 D．超导材料
2．碳化硼(Ｂ4Ｃ3)陶瓷硬度大、熔点高，具有化学惰性。据此判断，下列不能作为碳化硼陶瓷用途的是（）。
Ａ．作耐磨材料 Ｂ．作润滑材料
Ｃ．制切削工业 Ｄ．制钢化玻璃
3．有关高温结构陶瓷和光导纤维的说法正确的是（ ）
A．高温结构陶瓷弥补了金属材料的弱点，但是硬度却远远低于金属材料
B．氮化硅陶器是一种重要的结构材料，具有超硬性，它不与任何无机酸反应
C．光导纤维是一种能高质基传导光的玻璃纤维
D．光导纤维的抗干扰性能好，不发生电辐射，通讯质量高，能防窃听
4．石灰石是许多工业的原料之一，但制取下列物质不需要用石灰石的是（ ）
A．制硅酸 B．制水泥 C．制玻璃 D．制生石灰
5．Al2O3·2SiO2·2H2O是一种（ ）
A．含氧酸 B．硅酸盐 C．铝酸盐 D．混合物
6．下列叙述正确的是（ ）
A． 酸均不能与酸性氧化物反应
B． 玻璃、陶瓷、水泥容器都不能贮存氢氟酸
C． 石灰抹墙、水泥砌墙过程的硬化原理相同
D． 石灰窑、玻璃熔炉出来的气体主要成分相同
7．下列物质有固定熔沸点的是（ ）
A．钢化玻璃 B．过磷酸钙 C．消石灰 D．水玻璃
8．人造骨是一种具有生物功能的新型无机非金属材料，它类似于人骨和天然牙的性质和结构，人造骨可以依靠从人体液中补充某些离子形成新骨，可在骨骼结合界面发生分解、吸收、析出等反应，实验骨骼牢固结合。人造骨植入人体内需要吸收人体中（）离子形成新骨。
A．Ca+ B．Cl- C．Na+ D．PO43-
9．水泥的成分主要有Ca2SiOx，Ca3SiOy，Ca3Al2Oz，则x ，y ，z ，分别用氧化物表示其组成 、 、 。
10．氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在１３００℃条件下反应制得．
（１）根据性质，推测氮化硅的用途是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（填编号）．
Ａ．制汽轮机叶片 Ｂ．制有色玻璃
Ｃ．制永久性模具 Ｄ．制造柴油机
（２）写出Ｎ的原子结构示意图：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，根据元素周期律知识，写出氮化硅的化学式＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿．
（３）氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应．试推测该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿．
（４）现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得较高纯度的氮化硅，反应的化学方程式为：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿．
11．普通玻璃的主要成分为Na2SiO3·CaSiO3·4SiO2
（1） 试计算普通玻璃中Na2O、CaO、SiO2的质量分数。
（2） 制造478.0kg的普通玻璃，需要纯碱、碳酸钙和二氧化硅各多少千克？
12．某科研小组用高岭土〔主要成分是
（1）写出熔融时主要成分（即各氧化物）分别与纯碱反应的化学方程式：＿＿＿＿＿＿＿。
（2）最后得到的沉淀是＿＿＿＿＿，生成沉淀的离子方程式是＿＿＿＿＿＿。
（3）本实验在熔融土样时应选用的坩埚是＿＿＿＿（填"瓷坩埚"、"氧化铝坩埚"、"铁坩埚"）。
◆随堂演练答案
+7 |
2 |
5 |
强热 |
|
Si3N4；Si3N4+12HF==3SiF4+4NH3；3SiCl4+2N2+6H2 Si3N4+12HCl
（11）75.3%、13%、11.7%；106kg、100kg、360kg
（12）SiO2+Na2CO3
2H++SiO32-+H2O==H4SiO4 ；铁坩埚
◆知识拓展
关于工业生产线路设计的一般原则
工业生产线路设计，既从指定原料，设计合理的生产线路，写出制取指定产品的有关化学方程式，也称化学合成题。解答此类题，须遵循以下几条规则：
1．原理正确，步骤简单。
2．条件合适，操作方便。如果条件过高，则给设备、材料和操作等方面都带来一定的困难，甚至在实践中就根本行不通。
3．原料丰富，价格低廉。
4．产物纯净，污染物少。
以上四条原则彼此之间是互相联系、互相制约的，解题时应通过分析、比较，选择最佳的途径或方案作为答题的思路依据。
解答这类题目一般用“逆推法”解。即由最终产品开始推导所需物质，一直推至指定原料，然后写出有关的化学方程式
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