人教版高中化学必修一课件：第四章-第一节第1课时-二氧化硅和硅酸

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[新课导入](教师用书备用)现在我们的生活离不开手机和互联网,离不开太阳能电池和硅芯片,你知道现代化的通信方式是怎样传递信号的吗?[学习目标]1.了解硅在自然界中的存在形式,硅酸盐产品的组成和重要用途。2.了解二氧化硅的结构、性质和用途。3.了解硅酸的制备、性质和应用。知识分点突破能力总结提升知识点一二氧化硅知识分点突破基础梳理1.硅元素的存在及结构(1)存在氧化合氧化物+4(2)原子结构硅的原子结构示意图为,最外层有4个电子,反应中既不容易电子,也不容易电子。2.二氧化硅(SiO2)(1)存在SiO2的存在形式有形和形两大类,水晶、玛瑙的主要成分是的二氧化硅。(2)结构SiO2晶体是由Si和O按原子数之比为的比例组成的结构的晶体。得到失去结晶无定结晶1∶2立体网状(3)性质①物理性质熔点,硬度;溶解性:溶于水。②化学性质高大不(4)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原料,可以制作。③和制作饰物和工艺品。④实验室中使用坩埚。光导纤维石英玛瑙石英单质硅用作半导体材料,二氧化硅用作光导纤维疑难探究观察二氧化硅的结构:问题导思1.二氧化硅与二氧化碳的物理性质差别很大的原因是什么?提示:SiO2和CO2的物理性质差别很大的原因:SiO2是立体网状结构的晶体,不存在SiO2分子,而CO2是由碳、氧原子结合成的分子,微粒间的作用力远小于SiO2。2.二氧化硅与二氧化碳都是酸性氧化物吗?都能与水反应吗?都能与碱反应吗?都能与碱性氧化物反应吗?都能与盐反应吗?提示:SiO2和CO2都属于酸性氧化物,但SiO2与水、一般的酸不反应,能与氢氟酸反应,都能与碱反应,都能与碱性氧化物反应。高温下,SiO2能与部分盐反应,如①SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑。②SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑。归纳总结二氧化碳与二氧化硅比较化学式CO2SiO2状态气态固态溶沸点、硬度熔沸点很低熔点高,硬度大水溶性能溶于水不溶于水与水反应CO2+H2OH2CO3不能反应与碱反应CO2+2NaOHNa2CO3+H2OSiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O与碱性氧化物反应CO2+Na2ONa2CO3SiO2+CaOCaSiO3与酸——只与氢氟酸反应用途人工降雨、灭火、饮料等光纤等题组例练1.二氧化硅是玻璃的主要成分之一。下列说法不正确的是()A.二氧化硅是一种立体网状结构的晶体,熔点高、硬度大B.二氧化硅为酸性氧化物,能与水反应生成硅酸C.实验室不能用磨口玻璃塞试剂瓶盛放氢氧化钠溶液D.氢氟酸能雕刻玻璃,不能用玻璃瓶盛放氢氟酸B解析:二氧化硅是由硅原子和氧原子按1∶2的比例形成的具有立体网状结构的晶体,是熔点高、硬度大的固体;二氧化硅是一种不溶于水的酸性氧化物,与水不反应;磨口玻璃塞中的二氧化硅能与氢氧化钠溶液反应,生成具有黏性的硅酸钠,容易使玻璃塞与瓶口黏结在一起;氢氟酸能腐蚀玻璃,不能用玻璃瓶盛装氢氟酸,常用塑料瓶盛装氢氟酸。2.关于二氧化硅,下列叙述正确的是(填序号)。①化学性质不活泼,熔融氢氧化钠固体可用石英坩埚②是酸性氧化物,溶于水显酸性,不溶于任何酸③物理性质与CO2相似④SiO2晶体是由SiO2分子直接构成的⑤水晶、石英、沙子、玛瑙、光导纤维的主要成分均是SiO2⑥光导纤维在强碱性条件下易发生“断路”解析:SiO2晶体是由原子构成的空间网状结构,化学性质稳定,SiO2与NaOH发生反应,熔融NaOH固体不能用石英坩埚,①不正确;SiO2属于酸性氧化物,与H2O不反应,但能与HF反应,②不正确;SiO2与CO2结构不同,物理性质差别很大,③不正确;SiO2晶体是由Si、O原子构成的,不含SiO2分子,④不正确;⑤正确;光导纤维主要成分为SiO2,SiO2与碱反应,因此易发生“断路”,⑥正确。答案:⑤⑥题后悟道(1)盛放碱性溶液(如氢氧化钠溶液)的试剂瓶应用橡胶塞或软木塞,而不能用磨口玻璃塞。(2)氢氟酸不能用玻璃瓶盛放,常用塑料瓶盛放氢氟酸。(3)石英坩埚不能熔融氢氧化钠等碱性固体。知识点二硅酸基础梳理1.硅酸的性质和用途难溶于水,有弱酸性,酸性比碳酸还弱,不稳定,受热易分解;硅胶可用作催化剂的载体和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂。2.硅酸的制备(1)按表中实验操作要求完成实验,并将观察到的实验现象及有关结论填入表中:实验操作实验现象实验结论......溶液变为红色Na2SiO3溶液呈碱性溶液由红色变为无色,有白色胶状沉淀物生成硅酸为不溶于水的白色固体....有白色胶状沉淀物生成硅酸的酸性比碳酸弱(2)写出上述实验中反应的化学方程式。①Na2SiO3溶液与盐酸反应:。②将CO2通入Na2SiO3溶液中:。碳酸能制出硅酸,其酸性强于硅酸。疑难探究观察实验装置图:问题导思1.此实验的现象是什么?此实验说明了什么?提示:现象是生成白色胶状沉淀,说明了碳酸的酸性比硅酸强。2.如何由二氧化硅通过最简单的方法制得硅酸?提示:先由二氧化硅和氢氧化钠溶液反应制得硅酸钠溶液,然后向其中通入二氧化碳气体,制得硅酸。归纳总结1.实验室常用可溶性硅酸盐与酸反应制取硅酸。2.硅酸浓度小时可形成硅酸溶胶,浓度大时可形成硅酸凝胶。硅酸凝胶经干燥脱水后得到硅胶(或硅酸干凝胶),具有较强的吸水性,常用作干燥剂及催化剂的载体。题组例练1.下列关于硅酸的说法正确的是()A.硅酸可以通过SiO2和水的化合反应直接制得B.用反应Na2SiO3+2HCl2NaCl+H2SiO3(胶体)制取硅酸是利用了可溶性酸制难溶性酸的性质C.因为硅酸难溶于水,所以它不能与NaOH溶液反应D.硅胶可用作袋装食品的干燥剂D解析:SiO2不能与水反应生成硅酸,A错误;B中反应利用了强酸制弱酸的性质,B错误;硅酸虽难溶于水,但可与强碱溶液反应生成硅酸盐,C错误。2.能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是()A.二氧化碳是气体,二氧化硅是固体B.二氧化硅的熔点比二氧化碳高C.二氧化碳溶于水形成碳酸,二氧化硅难溶于水D.二氧化碳通入硅酸钠溶液中析出硅酸沉淀D解析:二氧化碳通入硅酸钠溶液中,析出硅酸沉淀,符合强酸制取弱酸的反应原理,可以证明硅酸的酸性比碳酸的酸性弱;物质的酸性强弱与相应的氧化物的物理性质(如溶解性、熔点等)无关。能力总结提升课堂小结1.石英、沙子、水晶、玛瑙、光导纤维的主要成分均是二氧化硅。二氧化硅是硅酸的酸酐,但硅酸不能由二氧化硅与水反应制得。2.熟记三个化学方程式(1)SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O;(2)SiO2+4HFSiF4↑+2H2O;(3)Na2SiO3+CO2+H2OH2SiO3(胶体)+Na2CO3。易错分享1.二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物,但二氧化碳可溶于水,也能和水发生反应,二氧化硅不溶于水,也不和水反应,所以实验室制备硅酸常用可溶性硅酸盐与酸反应制取,而不能利用二氧化硅和水制取。2.二氧化硅能和碱溶液反应,但除二氧化硅和酸中的氢氟酸反应外,和其他酸均不反应,所以二氧化硅不是两性氧化物。3.盛放碱性溶液的试剂瓶应用橡胶塞或软木塞,而不能用磨口玻璃塞;氢氟酸不能用玻璃瓶盛放,常用塑料瓶盛放。点击进入课时作业