2020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）课件 新人

[明确学习目标]1.了解硅在自然界中的存在形式。2.熟悉二氧化硅的结构、性质和用途。3.知道硅酸的制备、性质和应用。23学生自主学习一、二氧化硅1．硅元素的存在2．二氧化硅(1)存在SiO2存在形态有和两大类，统称。石英、水晶、玛瑙、沙子、光导纤维的主要成分均是。(2)结构SiO2晶体是空间网状结构，每个Si周围结合个O，每个O周围有个Si，Si∶O＝。(3)物理性质熔点：；硬度：；溶解性：溶于水。□08结晶形□09无定形□10硅石□11SiO2□12四面体□134□142□151∶2□16高□17大□18不(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。③石英和玛瑙用来制作饰物和工艺品。④实验室中使用的石英坩埚。□23光导纤维二、硅酸1．物理性质颜色：；状态：胶状；溶解性：溶于水。□01白色□02难2．制备3．存在及用途浓度小→硅酸溶胶，浓度大→硅酸凝胶，其中，硅酸凝胶干燥脱水得到硅酸干凝胶，称为“”。硅胶多孔，能力强，常用作，也用作催化剂的载体。□08硅胶□09吸附水分□10干燥剂1．SiO2既能与氢氟酸反应，又能与NaOH溶液反应，能否说SiO2是两性氧化物？提示：尽管SiO2能与氢氟酸反应，但SiF4不属于盐，而且SiO2不与其他酸反应，只能和NaOH、KOH等强碱反应生成盐和水，所以SiO2只是酸性氧化物而不是两性氧化物。提示2．实验室中盛放碱液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？提示：玻璃中含有SiO2，SiO2与碱反应生成具有黏合作用的硅酸盐，使瓶口和瓶塞黏结在一起而难以开启。提示3．由SiO2如何来制取H2SiO3？用化学方程式表示。提示：SiO2――→NaOHNa2SiO3――→HClH2SiO3。SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O；Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓。提示23课堂互动探究一、二氧化硅CO2与SiO2的比较[即时练]1．下列关于SiO2和CO2的叙述中正确的是()A．两者都是酸性氧化物，故都不与酸反应B．两者都可以与NaOH溶液反应C．CO2的熔、沸点比SiO2高D．两者都能与水反应生成对应的酸答案B答案解析A项，SiO2可与氢氟酸发生反应，错误；B项，二者都是酸性氧化物，均可与NaOH溶液反应生成盐和水，正确；C项，SiO2的熔、沸点比CO2的高，错误；D项，SiO2与水不发生反应，错误。解析2．下列说法中正确的是()A．SiO2分子是由一个硅原子和两个氧原子构成的B．盛放NaOH溶液的试剂瓶不能使用玻璃塞，是因为玻璃中含有SiO2，SiO2能与NaOH溶液反应C．C和Si属于同一主族，所以CO2和SiO2性质相似D．因为SiO2不能与水反应生成酸，所以SiO2不属于酸性氧化物答案B答案解析A中，SiO2中不存在分子；C中，CO2和SiO2的物理性质差异很大，如它们的状态、熔沸点等；D中，SiO2与碱反应生成盐和水，属于酸性氧化物。解析方法规律二氧化硅的特性(1)SiO2是酸性氧化物，但它不溶于水，不能直接将它与水作用制备H2SiO3。(2)非金属氧化物的熔、沸点一般较低，但SiO2的熔、沸点却很高。(3)酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2却能与氢氟酸作用：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O，可以用氢氟酸刻蚀玻璃。二、硅酸1．硅酸的弱酸性向Na2SiO3溶液中通入CO2气体，有白色胶状沉淀生成，化学方程式：Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓。酸性：H2SiO3H2CO3。2．硅酸的不稳定性H2SiO3不稳定，受热易分解，化学方程式：H2SiO3=====△SiO2＋H2O。3．H2CO3与H2SiO3性质的比较4．含硅化合物之间的转化关系含硅化合物之间存在着“三角转化”关系，如下图所示，此转化关系是含硅化合物推断题的重要突破口。[即时练]3．下列说法正确的是()A．CO2＋H2O＋Na2SiO3===H2SiO3↓＋Na2CO3，说明酸性：H2CO3H2SiO3B．SiO2＋Na2CO3=====高温Na2SiO3＋CO2↑，说明酸性：H2SiO3H2CO3C．在复分解反应中必须是酸性强的生成酸性弱的D．已知酸性：H2CO3HClOHCO－3，则CO2＋H2O＋2NaClO===Na2CO3＋2HClO答案A答案解析由于H2CO3能与盐反应生成H2SiO3，则说明H2CO3酸性大于H2SiO3，A正确；在B项中，由于在高温中反应，CO2作为气体挥发，不能说明酸性强弱；在C项中，H2S＋CuSO4===CuS↓＋H2SO4，此反应为弱酸生成强酸；在D项中由HClOHCO－3，产物应为NaHCO3。解析4．将过量的CO2分别通入：①CaCl2溶液；②浓Na2SiO3溶液；③Ca(OH)2溶液；④饱和Na2CO3溶液。最终溶液中有白色沉淀析出的是()A．①②③④B．②④C．①②③D．②③答案B答案解析CO2溶于水：CO2＋H2OH2CO3，H2CO3的酸性比盐酸弱，而比硅酸强。根据酸与盐反应的规律，CO2通入CaCl2溶液无明显现象；过量的CO2通入浓Na2SiO3溶液中有白色沉淀H2SiO3生成；CO2通入Ca(OH)2溶液至过量，Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O，CaCO3＋H2O＋CO2===Ca(HCO3)2，最终生成Ca(HCO3)2而无沉淀；过量CO2通入饱和Na2CO3溶液中：Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3↓，生成的NaHCO3溶解度比Na2CO3溶解度小而结晶析出，故选B。解析方法规律强酸制弱酸原理强酸可与弱酸盐反应生成相应的弱酸和强酸盐，而弱酸一般不与强酸盐反应。如：①2CH3COONa＋H2SO4===2CH3COOH＋Na2SO4；②2CH3COOH＋Na2CO3===2CH3COONa＋H2O＋CO2↑；③Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓；④CaCl2＋CO2＋H2O不反应。本课归纳总结1.石英、水晶、沙子、玛瑙、光导纤维的主要成分均是SiO2。2．必记的四个化学反应：(1)SiO2＋CaO=====高温CaSiO3；(2)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O；(3)SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O；(4)Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3。3．硅酸凝胶干燥脱水后，得到硅胶，常用作干燥剂和催化剂的载体。23学习效果检测1．SiO2属于酸性氧化物的理由主要是()A．硅是非金属元素B．SiO2对应的水化物是可溶性弱酸C．SiO2能与强碱反应生成盐和水D．SiO2不能与酸反应答案C答案2．在①浓硝酸、②水、③盐酸、④氢氟酸、⑤氢氧化钾溶液中，常温时能与二氧化硅起化学反应的有()A．①②B．②④C．④⑤D．③④答案C答案3．和空气接触可发生非氧化还原反应的物质是()①Na②Na2SiO3溶液③Na2O2④烧碱溶液⑤石灰水⑥Fe(OH)2A．①③④B．②④⑤C．②③⑥D．①④⑤解析Na在空气中与O2反应生成Na2O；Na2O2在空气中与CO2和H2O均能反应生成O2；Fe(OH)2在空气中与O2和水反应生成Fe(OH)3，以上过程均含有化合价的变化，是氧化还原反应。解析答案B答案4．NaOH、KOH等碱性溶液可以贮存在下列哪种试剂瓶中()A．具有玻璃塞的细口瓶B．具有玻璃塞的广口瓶C．带滴管的滴瓶D．具有橡胶塞的细口瓶解析NaOH、KOH等碱性溶液能与玻璃中的SiO2反应生成具有黏性的物质，将瓶塞和瓶口黏结在一起以及液体存放在细口瓶中，固体存放在广口瓶中。解析答案D答案5．下列变化中，很难通过一步化学反应实现的是()A．SiO2→Na2SiO3B．H2SiO3→SiO2C．CuSO4→CuCl2D．Cu(OH)2→Cu解析SiO2与NaOH溶液反应可生成Na2SiO3；H2SiO3不稳定受热易分解生成SiO2；CuSO4与BaCl2反应可生成BaSO4沉淀和CuCl2；Cu(OH)2无法通过一步化学反应得到Cu。解析答案D答案6．某研究性学习小组进行了“实验室制Si”的研究，他们以课本为基础，查阅资料得到以下可供参考的信息：①工业上在高温时用C还原SiO2可制得Si；②Mg在点燃的条件下按质量比8∶5与SiO2反应生成一种白色固体化合物和另一种硅化物；③金属硅化物与稀硫酸反应生成硫酸盐与SiH4；④Si和SiO2均不能与稀H2SO4反应；⑤SiH4在空气中自燃。他们的研究报告中记载着“……选用合适的物质在适合的条件下充分反应；再用足量稀硫酸溶解固体产物；然后过滤、洗涤、干燥，最后称量……用稀硫酸溶解固体产物时，发现有爆鸣声和火花，其产率也只有预期的63%左右。”请回答下列问题：(1)该小组“实验室制Si”的化学反应方程式是__________________。(2)写出②的反应方程式：______________________________________。(3)该过程中产率比预期低的原因是______________________。(4)你估计“用稀硫酸溶解固体产物时，发现有爆鸣声和火花”的原因是什么？请用必要的文字和化学方程式予以说明：_____________________________________________________________。答案(1)2C＋SiO2=====高温Si＋2CO↑(2)SiO2＋4Mg=====点燃2MgO＋Mg2Si(3)部分硅与镁反应生成了硅化镁(4)SiH4能自燃，而有爆鸣声和火花就是由SiH4的自燃引起的，SiH4＋2O2===SiO2＋2H2O答案解析(1)碳可以在高温下还原SiO2制得Si。反应的化学方程式为2C＋SiO2=====高温Si＋2CO↑。(2)Mg与SiO2反应类似于Mg与CO2的反应，先生成MgO和Si，Si再和Mg反应生成Mg2Si，故可生成MgO和Mg2Si。(3)Mg2Si＋2H2SO4===2MgSO4＋SiH4↑。(4)SiH4＋2O2===SiO2＋2H2O。解析