1、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 二氧化硅和硅酸学习目标1.了解硅在自然界中的含量及存在形式。2.通过对二氧化碳与二氧化硅的比较学习,掌握二氧化硅的性质。(学习重点)3.掌握硅酸的性质及制法。(学习重点 )学习过程课前活动1.从物质存在和组成多样性的角度看, 元素是无机非金属材料的主角,是地壳的基本骨干元素,该元素的主要存在形式是 ,如石英、水晶和沙子的主要成分都是 ;硅在地壳中的含量居第 位,仅次于 。 2.碳和硅的原子结构示意图分别是 、 。碳在自然界中的存在形式有 ,而硅在自然界中主要以 和 的形式存在,原因是硅是一种 元素。 一、二氧化硅1.二氧化硅的
2、结构Si 与 O 按 的比例组成的 状原子晶体。 2.二氧化硅在自然界中常见的形式地球上存在的天然二氧化硅约占地壳质量的 ,其存在形式有 和 两大类,统称 。 结晶形态 石英晶体 :结 晶的二氧化硅水晶 :石英中无色透明的晶体玛 瑙 :水晶中具有彩色 环带 或 层 状的 为玛 瑙 3.物理性质:SiO 2 溶于水,熔点 ,硬度 。 4.化学性质(1)与氢氟酸反应方程式: ,所以氢氟酸能否用玻璃试剂瓶盛装? (2)具有 性氧化物的通性: 与生石灰反应的化学方程式: 。 与烧碱溶液反应的化学方程式: 。 盛 NaOH 溶液的试剂瓶用橡胶塞而不用玻璃塞原因: 。 5.二氧化碳与二氧化硅性质比较物质
3、二氧化硅(SiO 2) 二氧化碳(CO 2)与水反应与酸反应与碱反应与碱性氧化物反应与碳反应6.用途 二、硅酸1.硅酸的性质:硅酸在水中的溶解度 ,酸性 H 2CO3。 2.硅酸的制备:实验步骤 实验现象 结论和解释在试管中加入 35 mL 饱和 Na2SiO3 溶液,滴入 23 滴酚酞溶液 溶液颜色由无色变成 色 Na2SiO3 溶液呈 性 再用胶头滴管逐滴加入稀盐酸,边加边振荡,至溶液颜色变浅并接近消失时停止溶液颜色由 色逐渐变 色,最后出现 化学方程式:酸性强弱:盐酸 硅酸 硅酸的制备原理:强酸制弱酸。3.用途:“硅胶”干燥剂,催化剂载体等。随堂检测1.下列关于硅的说法不正确的是( )A
4、.硅是非金属元素,但它的单质是灰黑色有金属光泽的固体B.硅的导电性能介于金属和绝缘体之间,是良好的半导体材料C.硅的化学性质不活泼,常温下不与任何物质起反应D.当加热到一定程度时,硅能与氧气、氢气等非金属反应2.与普通玻璃相比具有相同组成的是( )A.钢化玻璃 B.光学仪器玻璃C.石英玻璃 D.有色玻璃3.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4.下列说法中不正确的是( )A.因为 SiO2 不溶于水,故 H2SiO3 不是 SiO2 对应的酸或者说 SiO2 不是 H2SiO3 对应的酸酐B.CO2 通入水玻璃可以得到硅酸沉淀C.SiO2 是一种
5、空间立体网状结构的晶体,熔点高、硬度大D.氢氟酸能够雕刻玻璃5.下列离子方程式书写不正确的是( )A.大理石与盐酸反应 CaCO3+2H+ Ca2+H2O+CO2B.水玻璃中加入硫酸 Na2SiO3+2H+ H2SiO3(胶体)+2Na +C.二氧化硅与苛性钠反应 SiO2+2OH- Si +H2O2-3D.将二氧化碳通入过量的澄清石灰水中 CO2+Ca2+2OH- CaCO3+H2O6.有一粗硅,含铁和硅两种杂质,取等质量的样品分别投入足量的稀盐酸和足量的稀氢氧化钠溶液中,放出等量的氢气,则该粗硅中铁和硅的关系正确的是( )A.物质的量之比为 11 B.物质的量之比为 21C.质量比为 41
6、 D.质量比为 217.在实验室里熔化 NaOH 固体,不能选用的坩埚是( )A.铁坩埚 B.瓷坩埚 C.铝坩埚 D.石墨坩埚8.下列物质:氢氟酸;浓硫酸;烧碱溶液; Na 2CO3 固体;氧化钙;浓硝酸,其中在一定条件下能与 SiO2 反应的有( )A. B.全部 C. D.9.由石英制取硅胶,经历以下三步,试写出前两步反应的化学方程式:(1)用氢氧化钠溶液溶解石英: ; (2)过滤,向滤液中加入盐酸: 。 (3)微热浓缩硅酸溶液,加热蒸干溶液,得到硅胶。10.利用“强酸制弱酸” 的规律,尝试设计一个实验方案,来证实酸性:盐酸碳酸硅酸。(1)实验中必须用到的药品有 。 (2)必须用到的仪器有
7、: 。 (3)绘出实验装置图。参考答案学习过程课前活动1.硅 化合态 SiO 2 二 氧2. +6 +14 游离态和化合态 氧化物 硅酸盐 亲氧 24 284一、1.12 立体网2.12% 结晶形 无定形 硅石3.难 高 大4.(1)SiO2+4HF SiF4+2H2O 不能 (2)酸 SiO 2+CaO CaSiO3 SiO 2+2NaOH Na2SiO3+H2O SiO 2 与 NaOH 反应生成的 Na2SiO3 有黏性,使玻璃塞打不开5.物质 二氧化硅(SiO 2) 二氧化碳(CO 2)与水反应 难溶于水,不与水反应 CO2+H2O H2CO3与酸反应 SiO2+4HF SiF4+2H
8、2O 不反应与碱反应 SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O CO2+2NaOH Na2CO3+H2O与碱性氧化物反应 SiO2+CaO CaSiO3 CO2+CaO CaCO3与碳反应 SiO2+2C Si+2CO CO2+C 2CO6.制造光导纤维、石英玻璃、石英钟、水晶工艺品、玻璃、建筑材料等二、1.很小 弱于2.红 碱 红 无 胶状沉淀 Na 2SiO3+2HCl H2SiO3(胶体)+2NaCl 大于随堂检测1.解析:硅是非金属元素,许多化学性质和碳相似 ,化学性质不活泼。常温下,硅可与氟气、氢氟酸、强碱溶液反应,加热和高温条件下,硅能与氧气、氢气反应。答案:C2.解析:钢化玻
9、璃是把普通玻璃放入电炉里加热变软后急剧冷却,就好像钢淬火一样,所以叫作钢化玻璃,它和普通玻璃成分相同;光学仪器玻璃是制玻璃的原料中,多加了氧化铅; 有色玻璃是在生产玻璃的原料中掺入某些金属氧化物,使之均匀地分散在玻璃态的物质中,比如加入 Co2O3 制得蓝色钴玻璃;石英玻璃的主要成分是二氧化硅。答案:A3.解析: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。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。答案:C4.解析:SiO 2 中 Si 呈+
10、4 价,H 2SiO3 中 Si 为+4 价,且 H2SiO3 SiO2+H2O,故 A 项错误;B项发生的反应:Na 2SiO3+CO2+H2O H2SiO3(胶体)+Na 2CO3;D 项发生的反应:4HF+SiO2 SiF4+2H2O。答案:A5.B6.解析:粗硅与盐酸反应是铁与盐酸反应 Fe+2HCl FeCl2+H2;粗硅与碱反应是硅与碱反应 Si+2NaOH+H2O Na2SiO3+2H2,因放出等量氢气, 则铁与硅的物质的量之比为 21,质量比为 41。答案:BC7.BC 8.D9.(1)SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O (2)Na2SiO3+2HCl H2SiO3(胶体)+2NaCl10.(1)盐酸、碳酸钠溶液、硅酸钠溶液 (2)分液漏斗、广口瓶、双孔塞、导管 (3)略
