二氧化硅及硅酸

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——東岳泰山

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第一節(jié)無機非金屬材料的主角

——硅

第四章非金屬及其化合物

二氧化硅和硅酸

（第1課時）一、二氧化硅2．結(jié)構(gòu)二氧化硅晶體中硅原子和氧原子按1∶2的個數(shù)比組成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。1．存在形態(tài)二氧化硅的存在形態(tài)有結(jié)晶形和無定形兩大類。石英晶體是結(jié)晶的二氧化硅，具有不同的晶形和色彩，其中無色透明的晶體就是瑪瑙。3．物理性質(zhì)熔點高、硬度大、難溶于水。4．化學(xué)性質(zhì)

二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)很不活潑，常見的反應(yīng)如下：SiO2＋4HF＝SiF4↑＋2H2O(刻蝕玻璃)(2)與堿性氧化物的反應(yīng)：CaO＋SiO2

＝

CaSiO3(3)與強堿的反應(yīng)：SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O(4)與氫氟酸(唯一能與SiO2反應(yīng)的酸)反應(yīng)：(1)SiO2：難溶的固體、不溶于水、故不與水反應(yīng)生成硅酸玻璃門花紋(5)可被某些還原劑還原SiO2＋2C＝Si＋2CO↑(制粗硅)高溫思考：實驗室盛裝NaOH溶液的試劑瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，你知道是為什么嗎？二、硅酸SiO2對應(yīng)的水化物是硅酸(H2SiO3)，可通過可溶性硅酸鹽與其他酸反應(yīng)而制得：1、鹽酸與Na2SiO3溶液反應(yīng)生成H2SiO3：

Na2SiO3＋2HCl＝2NaCl＋H2SiO3↓

現(xiàn)象：溶液變紅、又變無色、有無色膠狀固體生成

結(jié)論：硅酸難溶于水、濃度小時形成膠狀溶液、濃度大是形成凝膠現(xiàn)象：有硅酸膠體生成結(jié)論：碳酸能制硅酸酸性：碳酸〉硅酸2、Na2SiO3溶液與CO2反應(yīng)：

Na2SiO3＋CO2＋H2O＝Na2CO3＋H2SiO3↓所生成的H2SiO3能形成膠體溶液，濃度大時形成軟而透明的、膠凍狀的硅酸凝膠，經(jīng)脫水干燥形成硅膠。硅膠疏松多孔，吸附水分能力強，常用做干燥劑和催化劑的載體。

名師解惑

一、硅的含量、存在及結(jié)構(gòu)

1．含量：地殼中，硅的含量在所有的元素中居第二位(質(zhì)量分數(shù)為26.3%)，僅次于氧。

2．存在形態(tài)：自然界中無游離態(tài)的硅。硅的化合物幾乎全部是二氧化硅和硅酸鹽，它廣泛地存在于地殼的各種礦物和巖石中。硅是構(gòu)成礦物和巖石的主要元素。

3．結(jié)構(gòu)：硅位于元素周期表中第ⅣA族碳的下方，最外層有4個電子，原子結(jié)構(gòu)為

Si

所以硅原子既不易得電子，也不易失電子。

二、CO2和SiO2的性質(zhì)比較

CO2和SiO2都屬于酸性氧化物，化學(xué)性質(zhì)有一定的相似性，但在物理性質(zhì)和某些化學(xué)性質(zhì)方面卻有很大的差異。

三、硅酸

1．硅酸的制法二氧化硅對應(yīng)的水化物是硅酸，二氧化硅是硅酸的酸酐。與一般的酸相比，硅酸的組成和結(jié)構(gòu)復(fù)雜得多，常用化學(xué)式H2SiO3來表示硅酸。由于二氧化硅不能直接與水化合，所以只能用間接的方法來制取硅酸，如：

Na2SiO3＋2HCl＝H2SiO3↓＋2NaCl

SiO32-＋2H＋＝H2SiO3↓硅酸為白色固體，難溶于水。

2．硅酸的酸性很弱，比碳酸的酸性還弱，在與堿反應(yīng)時只能與強堿反應(yīng)。

H2SiO3＋2NaOH＝Na2SiO3＋2H2O

H2SiO3＋2OH－＝SiO32-＋2H2O

3．硅酸具有熱的不穩(wěn)定性

典例導(dǎo)析

知識點1：二氧化硅的性質(zhì)

例1

下列關(guān)于二氧化硅的敘述中不正確的是(

)

A．二氧化硅晶體是一種具有立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體

B．二氧化硅不溶于水，也不能跟水起反應(yīng)生成酸

C．二氧化硅是一種酸性氧化物，它不跟任何酸發(fā)生反應(yīng)

D．二氧化硅和二氧化碳在物理性質(zhì)上有很大的差別

解析二氧化硅雖然是酸性氧化物，但它能與氫氟酸反應(yīng)，所以C選項是不正確的。

答案C

跟蹤練習(xí)1地殼中含量占第一、二位的元素之間形成的化合物不具有的性質(zhì)是(

)

A．熔點高，硬度大

B．常溫下能與燒堿溶液反應(yīng)

C．高溫時能與純堿反應(yīng)

D．能與水反應(yīng)生成酸

答案

D

知識點2：硅酸的性質(zhì)

例2

下列實驗事實中能證明碳酸的酸性比硅酸強的是(

)

A．CO2是氣體，而SiO2是固體

B．高溫下能發(fā)生反應(yīng)：

C．CO2溶于水生成碳酸，而SiO2卻不溶于水

D．CO2通入Na2SiO3溶液中有膠狀沉淀生成

解析

可以用在溶液中強酸制備弱酸的反應(yīng)原理來說明酸性的強弱關(guān)系，而不能用是否與水反應(yīng)，熔、沸點的高低等依據(jù)進行判斷。

答案

D

跟蹤練習(xí)2在水玻璃中通入足量的CO2氣體