第三單元　含硅礦物與信息材料

1、,第一節(jié)無(wú)機(jī)非金屬材料的主角硅,第1課時(shí)二氧化硅和硅酸,一、二氧化硅 1.硅元素的存在及原子結(jié)構(gòu),知 識(shí) 梳 理,氧,化合態(tài),氧化物,4,4,得,失,2.二氧化硅,(1)存在,石英、水晶、瑪瑙、光導(dǎo)纖維、沙子的主要成分是_。,石英,SiO2,(2)結(jié)構(gòu) SiO2晶體是_空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，每個(gè)Si周?chē)Y(jié)合_個(gè)O，每個(gè)O周?chē)Y(jié)合_個(gè)Si，SiO_。 (3)物理性質(zhì),立體,4,2,12,高,大,不溶,(4)化學(xué)性質(zhì),SiO22NaOH=Na2SiO3H2O,SiO24HF=SiF42H2O,(5)用途 沙子是基本的建筑材料。 純凈的SiO2是現(xiàn)代光學(xué)及光纖制品的基本原料，可以制作_。 _和_制作飾物和工

2、藝品。 實(shí)驗(yàn)室使用的_坩堝。,光導(dǎo)纖維,石英,瑪瑙,石英,【自主思考】 1.碳與硅的最外層均為4個(gè)電子，且碳比硅活潑，但碳在自然界中有穩(wěn)定的單質(zhì)，硅卻沒(méi)有，為什么？,提示硅為親氧元素，在自然界中不能穩(wěn)定存在。,2.實(shí)驗(yàn)室盛裝NaOH溶液的試劑瓶為什么用橡皮塞，而不用玻璃塞？,提示玻璃中含有SiO2，SiO2與NaOH反應(yīng)生成有黏性的Na2SiO3，會(huì)使瓶塞與瓶口粘在一起，不易打開(kāi)。,二、硅酸 1.物理性質(zhì),顏色：_；狀態(tài)：膠狀；溶解性：_溶于水。,2.化學(xué)性質(zhì),白色,難,H2SiO32NaOH= Na2SiO32H2O,3.制備,紅,無(wú),白色膠狀沉淀,堿,Na2SiO32HCl=2NaClH2

3、SiO3,4.硅膠,干燥,催化劑,1.判斷正誤，正確的打“”，錯(cuò)誤的打“”。,(1)硅元素在自然界中既有化合態(tài)，又有游離態(tài)。() (2)SiO2是空間正四面體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)晶體。() (3)SiO2是酸性氧化物，與任何酸都不能發(fā)生反應(yīng)。() (4)利用石英坩堝可熔融NaOH固體。() (5)向Na2SiO3溶液中通入CO2，有白色膠狀沉淀產(chǎn)生，可證明酸性：H2CO3H2SiO3。() (6)氫氟酸不能用玻璃試劑瓶保存。() 答案(1)(2)(3)(4)(5)(6),效 果 自 測(cè),2.下列關(guān)于碳和硅的比較，正確的是(),A.碳和硅在自然界的存在形式都是既有游離態(tài)也有化合態(tài) B.碳和硅的最高正價(jià)都是4

4、價(jià) C.硅元素在地殼中的含量占第二位，碳占第一位 D.硅與碳一樣均含有兩種常見(jiàn)價(jià)態(tài)的氧化物：SiO和SiO2 答案B,解析單質(zhì)Z為半導(dǎo)體材料，則Z是Si；其氧化物為二氧化硅，SiO2可與氫氟酸反應(yīng)；根據(jù)反應(yīng)的流程圖可知，二氧化硅與Mg反應(yīng)生成Mg2Si，Mg2Si與鹽酸反應(yīng)生成的Y為氫化物，則Y的化學(xué)式是SiH4，SiH4加熱分解可得到Si單質(zhì)。,探究一、SiO2與CO2的性質(zhì)比較 【探究討論】 1.為什么CO2和SiO2在化學(xué)性質(zhì)上具有一定的相似性而物理性質(zhì)差異很大？,提示SiO2和CO2均屬于酸性氧化物，故化學(xué)性質(zhì)相似。CO2是由分子構(gòu)成的，而SiO2是空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，故二者物理性質(zhì)差異

5、大。,2.有人說(shuō)SiO2既能與NaOH反應(yīng)，又能與HF反應(yīng)，則SiO2屬于兩性氧化物，你認(rèn)為呢？,提示錯(cuò)誤，因?yàn)镾iO2與HF反應(yīng)是特例且沒(méi)有生成鹽和水，與其他的酸不反應(yīng)，SiO2屬于酸性氧化物。,【點(diǎn)撥提升】 1.CO2與SiO2的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的異同,2.SiO2的特性,(1)酸性氧化物一般能與水反應(yīng)生成對(duì)應(yīng)的酸，但SiO2不溶于H2O，不能直接與H2O反應(yīng)生成H2SiO3。 (2)非金屬氧化物的熔點(diǎn)一般較低，但二氧化硅的熔點(diǎn)很高。 (3)酸性氧化物一般不與酸反應(yīng)，但SiO2可以與氫氟酸反應(yīng)：SiO24HF=SiF42H2O。,【典題例證1】下列關(guān)于SiO2和CO2的說(shuō)法中，正確的是(),A.

6、CO2、SiO2分別是碳酸和硅酸的酸酐 B.CO2和SiO2與水反應(yīng)分別生成相應(yīng)的酸 C.CO2是酸性氧化物，SiO2是兩性氧化物 D.CO2和SiO2都是由相應(yīng)的分子構(gòu)成的 解析SiO2與CO2都是酸酐，都是酸性氧化物，A項(xiàng)正確、C項(xiàng)錯(cuò)誤；雖然SiO2是H2SiO3的酸酐，但SiO2不溶于水，也不能與水反應(yīng)生成H2SiO3，B項(xiàng)錯(cuò)誤；CO2是由CO2分子構(gòu)成的，而SiO2是由硅原子和氧原子構(gòu)成的，SiO2中不存在分子，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案A,【學(xué)以致用1】下列關(guān)于SiO2和CO2的說(shuō)法中正確的是(),A.CO2、SiO2都能與堿性氧化物反應(yīng) B.CO2和SiO2與水反應(yīng)分別生成相應(yīng)的酸 C.二氧

7、化硅可用來(lái)制作干燥劑，因二氧化硅可與水反應(yīng) D.CO2和SiO2都是由相應(yīng)的分子構(gòu)成的 解析CO2、SiO2均為酸性氧化物，對(duì)應(yīng)的酸分別是H2CO3、H2SiO3；CO2與Na2CO3溶液在常溫下發(fā)生反應(yīng)，但SiO2只有在高溫條件下才與Na2CO3固體發(fā)生反應(yīng)；CO2由分子構(gòu)成，SiO2由硅、氧原子按12比例構(gòu)成。 答案A,探究二、硅酸的制備和性質(zhì) 【探究討論】 1.SiO2與H2O反應(yīng)能生成H2SiO3嗎？,提示不能，SiO2不溶于水。,2.向飽和Na2SiO3溶液中滴入酚酞，呈什么顏色？再滴入稀鹽酸，現(xiàn)象如何？反應(yīng)的化學(xué)方程式是什么？,提示紅色，滴入鹽酸后生成白色膠狀物，紅色褪去，Na2S

8、iO32HCl=2NaClH2SiO3(膠體)。,【點(diǎn)撥提升】 1.H2SiO3的制備與性質(zhì)認(rèn)識(shí)誤區(qū),(1)H2SiO3不能由SiO2與H2O直接反應(yīng)制備； (2)H2SiO3是常見(jiàn)酸中唯一不溶于水的酸； (3)一般不存在硅酸酸式鹽。 Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3(膠體),【典題例證2】為確認(rèn)HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性強(qiáng)弱，某學(xué)生設(shè)計(jì)了如下圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，一次實(shí)驗(yàn)即可達(dá)到目的(不必選其他酸性物質(zhì))。請(qǐng)據(jù)此回答：,(1)錐形瓶中裝某可溶性正鹽溶液，分液漏斗所盛試劑應(yīng)為_(kāi)。 (2)裝置B所盛試劑是_， 其作用是_。 (3)裝置C所盛試劑是_， C中反應(yīng)的離子方程式是

9、_。 (4)由此得到的結(jié)論：酸性_。,解析根據(jù)強(qiáng)酸弱酸鹽弱酸強(qiáng)酸鹽分析可知，分液漏斗中盛裝鹽酸，A中盛放Na2CO3，根據(jù)Na2CO32HCl=2NaClH2OCO2可以知道酸性HCl強(qiáng)于H2CO3，然后將生成的CO2通入Na2SiO3溶液中，反應(yīng)為Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3，由此判斷酸性H2CO3H2SiO3，但需注意的是A中反應(yīng)會(huì)有HCl氣體逸出，故通入Na2SiO3溶液前需將HCl吸收，但不能吸收CO2，故選用飽和NaHCO3溶液。,答案C,1.有下列變化：Na2CO3Na2SiO3，SiO2H2SiO3，Na2SiO3Na2CO3，,CaOCaSiO3，其中不能通過(guò)一步反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的是() A.只有B. C.只有D. 解析碳酸鈉與二氧化硅高溫下反應(yīng)生成硅酸鈉，則Na2CO3Na2SiO3可一步轉(zhuǎn)化；二氧化硅不溶于水也不與水反應(yīng)，則不能一步轉(zhuǎn)化生成硅酸；硅酸鈉與二氧化碳和水反應(yīng)生成碳酸鈉和硅酸，則Na2SiO3Na2CO3可一步轉(zhuǎn)化；CaO與二氧化硅高溫下反應(yīng)生成硅酸鈣，則CaOCaSiO3可一步轉(zhuǎn)化。 答案C,2.下列物質(zhì)的主要成分不是SiO2的是(),A.石英B.水晶 C.金剛石D.瑪瑙 解析金剛石為碳的單質(zhì)。 答案C,3.下列關(guān)于碳酸(H2CO3)和硅酸(H2SiO3)的說(shuō)法中錯(cuò)誤的是(),A.兩者均為弱酸 B.兩者均可