2019-2020年高中化学 4.1.1 第1课时 二氧化硅和硅酸课件 新人教版必修1

第1课时二氧化硅和硅酸课程目标1．了解二氧化硅的结构、性质。2．认识二氧化硅在生产、信息技术、材料科学等领域的应用。3．了解硅酸的制备和主要化学性质。图说考点[新知预习]一、自然界中的硅元素二、二氧化硅1．存在水晶、玛瑙、光导纤维的主要成分是。沙子中含有小粒的石英晶体。2．SiO2晶体是空间网状结构，每个Si结合个O，每个O结合个Si，N（Si）:N(O)=SiO2（或二氧化硅）立体421:23．物理性质熔点硬度溶解性4.化学性质高大不溶于水5．用途建筑材料、纤维、坩埚、饰物和工艺品。光导石英三、硅酸1．物理性质颜色：；状态：胶状；溶解性：溶于水。2．化学性质(1)弱酸性向Na2SiO3溶液中通入少量CO2气体，反应的化学方程式为；结论：酸性H2CO3H2SiO3。(2)不稳定性H2SiO3不稳定，受热易分解，化学方程式：。白色难Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓H2SiO3=====△H2O＋SiO23．硅胶[即时性自测]1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”(1)硅元素在自然界中既有化合态，又有游离态。()(2)SiO2是空间正四面体网状结构晶体。()(3)SiO2是酸性氧化物，与任何酸都不能发生反应。()(4)利用石英坩锅可熔融NaOH固体。()(5)氢氟酸不能用玻璃试剂瓶保存。()(6)SiO2晶体是由SiO2分子直接组成的。()(7)水晶、石英、沙子、玛瑙、光导纤维的主要成分均是SiO2。()(8)光导纤维在强碱性条件下易发生“断路”。()×√××√×√√2．关于地壳中含量占第一位和第二位的元素之间形成的化合物，有关其说法正确的是()A．化学性质不活泼B．可溶于水且显酸性C．熔沸点较低，物理性质与CO2相似D．是酸性氧化物，不溶于任何酸答案：A3．光导纤维被认为是20世纪最伟大的发明之一。光导纤维的主要成分是()A．SiB．SiO2C．Na2SiO3D．SiCl4解析：光导纤维的主要成分是SiO2。答案：B4．下列关于硅酸的叙述，错误的是()A．硅酸是一种很弱的酸B．硅酸可由二氧化硅与水反应制得C．硅酸不稳定，加热脱水会生成二氧化硅D．硅酸可以由可溶性硅酸盐与盐酸反应制得解析：二氧化硅对应的酸虽然是硅酸，但是二氧化硅不溶于水也不与水反应，所以B项错误。答案：BSiO2作为非金属氧化物是有不同于一般非金属氧化物的结构和性质。提升点一二氧化硅的结构特点和化学特性[例1]下列说法不正确的是()A．因SiO2不溶于水，故SiO2不是酸性氧化物B．在反应SiO2＋2C=====高温Si＋2CO↑中SiO2作氧化剂C．SiO2是一种空间立体网状结构的晶体，熔点高、硬度大D．氢氟酸能够刻蚀玻璃，故不能用玻璃瓶来盛装氢氟酸【解析】A项，SiO2不溶于水，但它能与碱反应生成硅酸盐和水，是酸性氧化物，错误；B项，在该反应中SiO2被C还原为Si，SiO2作氧化剂，正确；C项，由于SiO2是一种空间立体网状结构的物质，故熔点高，硬度大，正确；D项，SiO2能与氢氟酸反应，故常用氢氟酸刻蚀玻璃，不能用玻璃瓶盛装氢氟酸，正确。【答案】A[提升1]下列关于SiO2和CO2的说法中正确的是()A．CO2、SiO2都能与碱性氧化物反应B．CO2和SiO2与水反应分别生成相应的酸C．二氧化硅可用来制作干燥剂，因二氧化硅可与水反应D．CO2和SiO2都是由相应的分子构成的解析：CO2、SiO2均为酸性氧化物，对应的酸分别是H2CO3、H2SiO3；CO2与Na2CO3溶液在常温下发生反应，但SiO2只有在高温条件下才与Na2CO3固体发生反应；CO2由分子构成，SiO2由硅、氧原子按1:2比例构成。答案：A[关键能力]1．二氧化硅晶体结构特点1．SiO2的结构决定其化学性质。2．SiO2晶体的基本结构是以硅原子为中心，氧原子在4个顶角上的正四面体结构，而这些正四面体又通过顶角的氧原子相连接。3．SiO2晶体是由Si与O按1:2的比例所组成的立体网状结构的晶体。2．二氧化硅的特性物质一般规律特殊性质或化学方程式酸性氧化物一般与水反应生成相应的酸SiO2不溶于水，也不与水反应酸性氧化物一般不与酸发生反应SiO2可与氢氟酸反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2OSiO2“较强酸制较弱酸”是复分解反应的一个规律，H2CO3的酸性强于H2SiO3SiO2＋Na2CO3=====高温Na2SiO3＋CO2↑SiO2＋CaCO3=====高温CaSiO3＋CO2↑提升点二硅酸的制备方法[例2]下列说法正确的是()A．二氧化硅是酸性氧化物，它可以跟强碱反应，但不能跟任何酸反应B．根据SiO2＋CaCO3=====高温CaSiO3＋CO2↑的反应，可推知硅酸的酸性比碳酸强C．CO2气体通入Na2SiO3溶液中可以制得硅酸D．SiO2与水反应可得到硅酸硅酸是一种独特的难溶性固态无机酸。【解析】SiO2能与氢氟酸发生反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O，A项错；B项反应是在高温条件下进行的，由于CO2是气体，生成后脱离反应体系而使反应得以继续进行，但这不能说明硅酸的酸性比碳酸强，要比较硅酸和碳酸的酸性强弱，必须比较它们在水溶液中电离出H＋的难易程度，由于C的非金属性较Si强，所以H2CO3的酸性较H2SiO3强，B项错误；由于H2CO3的酸性比H2SiO3强，所以有Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3(胶体)＋Na2CO3，C项正确；二氧化硅不溶于水，也不能与水反应，D项错误。【答案】C[提升2]下列关于硅酸的说法正确的是()A．硅酸可以通过SiO2和水化合反应直接制得B．可用反应Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓制取硅酸C．因为硅酸难溶于水，所以它不能与NaOH溶液反应D．干燥剂“硅胶”的主要成分是硅酸钠解析：SiO2难溶于水，因此不能与水化合反应直接制得硅酸，A错误；由于酸性HClH2SiO3，所以可用反应Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓制取硅酸，B正确；尽管硅酸难溶于水，但是它仍能与NaOH溶液反应产生硅酸钠和水，C错误；干燥剂“硅胶”的主要成分是硅酸，D错误。答案：B[关键能力]硅酸的制备实验操作实验现象滴加酚酞后溶液呈红色，滴加稀盐酸后溶液变为无色，有白色胶状物质生成结论Na2SiO3溶液呈碱性，滴加稀盐酸后发生反应的化学方程式为Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3(胶体)＋2NaClSiO2不能与H2O反应，故H2SiO3的制备方法通常用可溶性硅酸盐与其他酸反应制备：Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3↓＋2NaClNa2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3或Na2SiO3＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO31．下列叙述中，正确的是()A．自然界中存在大量的单质硅B．石英、水晶、硅石的主要成分都是二氧化硅C．二氧化硅的化学性质活泼，能跟酸或碱溶液发生化学反应D．自然界中硅元素都存在于石英中解析：自然界中硅元素含量很高，但都以化合态形式存在，A项错误；硅元素是亲氧元素，主要以氧化物和硅酸盐的形式存在，D项错误；二氧化硅的性质稳定，C项错误。答案：B2．下列物质不与二氧化硅反应的是()A．烧碱B．氢氟酸C．硝酸D．生石灰答案：C3．下列关于SiO2的说法，正确的是()A．SiO2是制造光导纤维的重要材料B．SiO2溶于水生成硅酸C．SiO2对应水化物的酸性比碳酸强D．SiO2是酸性氧化物，不跟任何酸反应解析：SiO2不溶于水；硅酸酸性比碳酸弱；SiO2是酸性氧化物，但可与氢氟酸反应。答案：A4．下列试剂能用带玻璃塞的玻璃瓶保存的是()A．Na2SiO3溶液B．KMnO4溶液C．氢氟酸D．NaOH溶液解析：玻璃中含有SiO2与NaOH溶液长时间作用会生成Na2SiO3，Na2SiO3溶液有粘性，可将玻璃塞与玻璃瓶粘在一起打不开，A、D错误；氢氟酸可腐蚀玻璃，一般用塑料瓶盛装，C错误。答案：B5．为确认HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性强弱，某学生设计了如下图所示的装置，一次实验即可达到目的(不必选其他酸性物质)。请据此回答：(1)锥形瓶中装某可溶性正盐溶液，分液漏斗所盛试剂应为________。(2)装置B所盛的试剂是____________________，其作用是________________________________________。盐酸饱和NaHCO3溶液吸收HCl气体(3)装置C所盛试剂是____________，C中反应的离子方程式是___________________________________。(4)由此得到的结论是酸性________________________。Na2SiO3溶液SiO2－3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋CO2－3HClH2CO3H2SiO3解析：根据强酸＋弱酸盐―→弱酸＋强酸盐分析可知，分液漏斗中盛装盐酸，A中盛放Na2CO3，根据Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑可以知道酸性HCl强于H2CO3，然后将生成的CO2通入Na2SiO3溶液中，反应为Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，由此判断酸性H2CO3H2SiO3，但需注意的是A中反应会有HCl气体逸出，故将CO2通入Na2SiO3溶液前需将CO2中的HCl吸收，故可选用饱和NaHCO3溶液。练后感悟CO2与SiO2的性质区别CO2SiO2类别均为酸性氧化物物理性质常温下是气体，熔、沸点低，能溶于水硬度大，熔点高的固体，不溶于水与水反应CO2＋H2O===H2CO3不反应与酸反应不反应只与HF反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O与NaOH反应CO2(少量)＋2NaOH===Na2CO3＋H2OCO2(过量)＋NaOH===NaHCO3SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O化学性质与CaO反应CO2＋CaO===CaCO3SiO2＋CaO=====高温CaSiO3