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2017-2018学年高中化学 第四章 非金属及其化合物 第一节 无机非金属材料的主角——硅(第1课时)二氧化硅和硅酸学案 新人教版必修.doc
第一节 无机非金属材料的主角——硅
第一课时
二氧化硅和硅酸
[课标要求]
1.了解SiO2的结构、性质和用途。
2.了解硅酸的制备和化学性质。
1.硅元素的存在和原子结构
2.二氧化硅
(1)存在与形态
SiO2的存在形态有结晶形和无定形两大类,统称硅石,石英、水晶、玛瑙的主要成分是二氧化硅。
(2)结构
SiO2晶体是由Si和O按原子数之比为1∶2的比例组成的立体网状结构的晶体。每个硅原子周围结合4个O原子,每个O原子周围结合2个Si原子。
(3)物理性质
熔点高;硬度大;溶解性:不溶于水。
(4)化学性质
(5)用途
①沙子是基本的建筑材料。
②纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基本材料,可以制作光导纤维。
③石英和玛瑙制作饰物和工艺品。
④实验室中使用石英坩埚。
[特别提醒] 硅是一种亲氧元素,自然界中以SiO2和硅酸盐的形式存在,没有游离态的硅。
1.为什么实验室盛放NaOH溶液的试剂瓶要用橡胶塞而不能用玻璃塞?(玻璃的成分中含有SiO2)
提示:当玻璃瓶配玻璃塞时,瓶口内壁和瓶塞外壁都进行了磨砂处理。玻璃中含SiO2,磨砂玻璃遇到强碱如NaOH溶液时,SiO2与NaOH反应生成Na2SiO3,使试剂瓶受腐蚀。Na2SiO3溶液有良好的粘结性,它易使瓶口与瓶塞粘在一起而难以开启。故使用橡胶塞而不能使用玻璃塞。
2.实验室能否用玻璃瓶保存氢氟酸?
提示:不能。因为氢氟酸腐蚀玻璃,和玻璃中的成分SiO2反应。
3.SiO2既能与NaOH溶液反应,又能与氢氟酸反应,SiO2属于两性氧化物吗?
提示:SiO2不是两性氧化物。原因是SiO2不与盐酸、硫酸等强酸反应。
SiO2和CO2的比较
SiO2 CO2 不
同
点 熔、沸点 高 低 状态 无色晶体 气态 与水反应 不反应 CO2+H2OH2CO3 与酸反应 只与氢氟酸反应 不反应 相
同
点 与碱性氧
化物反应 CaO+SiO2CaSiO3 CO2+CaO===CaCO3 与碱反应 SiO2+2NaOH===
Na2SiO3+H2O CO2+2NaOH===
Na2CO3+H2O 与某些盐
反应 SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2↑
SiO2+CaCO3 CaSiO3+CO2↑ CO2+H2O+Na2CO3===2NaHCO3
CO2+H2O+Na2SiO3
===H2SiO3↓+Na2CO3 与碳反应 SiO2+2C Si+2CO↑ CO2+C2CO
1.下列关于SiO2和CO2的说法中正确的是( )
A.CO2、SiO2分别是碳酸和硅酸的酸酐
B.CO2和SiO2与水反应分别生成相应的酸
C.CO2是酸性氧化物,SiO2是两性氧化物
D.CO2和SiO2都是由相应的分子组成的
解析:选A 虽然SiO2是H2SiO3的酸酐,但SiO2却不能溶于水生成H2SiO3,而CO2可溶于水生成H2CO3,B错误;SiO2与CO2都是酸酐,都是酸性氧化物,A正确,C错误;CO2是由CO2分子构成的,而SiO2则是由硅原子和氧原子构成的,SiO2中不存在分子,D错误。
2.SiO2是一种酸性氧化物,下列反应的化学方程式中不正确的是( )
A.SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O
B.SiO2+CaOCaSiO3
C.SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O
D.SiO2+4HCl===SiCl4+2H2O
解析:选D SiO2是一种酸性氧化物,可以和碱、碱性氧化物反应,也可以和氢氟酸反应,但不能与盐酸反应,D项不正确。
1.制备
实验操作 实验现象 滴加酚酞溶液后溶液呈红色,滴加稀盐酸后溶液变为无色,有白色胶状沉淀生成 结论 Na2SiO3溶液呈碱性;可溶性硅酸盐与盐酸反应可以制得硅酸,反应的化学方程式为Na2SiO3+2HCl===2NaCl+H2SiO3↓ 2.性质
H2SiO3SiO2+H2O
完成下列两个反应的化学方程式:
(1)向Na2SiO3溶液中通入少量CO2气体:Na2SiO3+H2O+CO2===H2SiO3↓+Na2CO3。
(2)H2SiO3与NaOH溶液反应:H2SiO3+2NaOH===Na2SiO3+2H2O。
3.硅胶
[特别提醒] 碳酸能使紫色石蕊溶液变色,硅酸则不能;硅酸的稳定性比碳酸强。
1.SiO2属于酸性氧化物,能否用SiO2与水直接反应制取H2SiO3?
提示:不能;因为SiO2与水不反应。
2.由SiO2如何来制取H2SiO3?用化学方程式表示。
提示:SiO2, Na2SiO3H2SiO3。化学方程式为SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O;
Na2SiO3+H2O+CO2===Na2CO3+H2SiO3↓。
1.硅酸是中学化学中惟一一个不溶于
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