2020-2021學(xué)年高中化學(xué)蘇教版必修1學(xué)案：專題3 第三單元 第2課時(shí)　二氧化硅與信息材料 Word版含解析

1、第2課時(shí)二氧化硅與信息材料一、硅元素的存在1存在在地殼中硅的含量為26.3%，僅次于氧；主要以氧化物及硅酸鹽的形式存在，因?yàn)楣枋且环N親氧元素。2原子結(jié)構(gòu)硅原子的原子結(jié)構(gòu)示意圖，最外層有4個(gè)電子，反應(yīng)中既不易失去電子也不易得到電子，能形成4價(jià)的化合物。二、二氧化硅1存在sio2的存在形態(tài)有結(jié)晶形和無定形兩大類，水晶瑪瑙的主要成分是結(jié)晶的二氧化硅。2結(jié)構(gòu)sio2晶體是由si和o按原子數(shù)之比為12的比例組成的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。每個(gè)硅原子周圍結(jié)合4個(gè)o原子，每個(gè)o周圍結(jié)合2個(gè)si原子。3物理性質(zhì)熔點(diǎn)高；硬度大；溶解性：不溶于水。4化學(xué)性質(zhì)5用途(1)沙子是基本的建筑材料。(2)純凈的sio2是現(xiàn)代光

2、學(xué)及光纖制品的基本原料，可以制作光導(dǎo)纖維。(3)石英和瑪瑙制作飾物和工藝品。(4)實(shí)驗(yàn)室中使用石英坩堝。1sio2既能與氫氟酸反應(yīng)，又能與naoh溶液反應(yīng)，能否說sio2是兩性氧化物？提示：盡管sio2能與氫氟酸反應(yīng)得到鹽“sif4”和h2o，但是sio2不能和其他酸反應(yīng)，只能和naoh、koh等強(qiáng)堿反應(yīng)生成鹽和水，所以sio2只是酸性氧化物而不是兩性氧化物。2既然sio2能和naoh溶液反應(yīng)，為什么還可以用玻璃瓶盛放naoh溶液？提示：因?yàn)閚aoh與sio2反應(yīng)非常緩慢，且玻璃瓶內(nèi)壁光滑，更不易發(fā)生反應(yīng)。但需注意的是不能用帶磨口玻璃塞的玻璃瓶盛放naoh溶液，因?yàn)槟タ谠龃罅藄io2與naoh

3、溶液的接觸面積，促進(jìn)了反應(yīng)的進(jìn)行，會(huì)導(dǎo)致瓶塞與瓶體黏結(jié)在一起，使試劑瓶難以開啟。3二氧化硅不溶于水，不與水反應(yīng)，為什么還稱二氧化硅是硅酸的酸酐？提示：酸酐的定義是某酸脫去一分子的水，所剩下的部分稱為該酸的酸酐，所以酸酐不一定都能與水反應(yīng)生成相應(yīng)的酸。【例1】下列敘述正確的是()aco2和sio2都是酸性氧化物，所以兩者物理性質(zhì)相似b因?yàn)閏aco3sio2casio3co2，所以硅酸的酸性比碳酸強(qiáng)cco2和sio2都能與碳反應(yīng)，且都作氧化劑dsio2既能和naoh反應(yīng)，又能和hf反應(yīng)，所以二氧化硅屬于兩性氧化物【思路分析】此題要從物質(zhì)的性質(zhì)入手分析，特別注意co2與sio2性質(zhì)的異同點(diǎn)。【解析】

4、co2的熔、沸點(diǎn)低，sio2的熔、沸點(diǎn)高，硬度大，兩者都是酸性氧化物，但其物理性質(zhì)差異很大，a錯(cuò)；高溫下sio2與caco3反應(yīng)是因?yàn)楫a(chǎn)物co2為氣體，不能說明h2co3的酸性比h2sio3的弱，b錯(cuò)；sio2只能與hf反應(yīng)，不能與其他酸反應(yīng)，不能說明sio2是兩性氧化物，d錯(cuò)?！敬鸢浮縞下列關(guān)于二氧化硅的說法中錯(cuò)誤的是(a)a同二氧化碳一樣，二氧化硅分子是由一個(gè)硅原子和兩個(gè)氧原子構(gòu)成的b通常狀況下，二氧化碳為氣體，二氧化硅為固體csio2同co2一樣也能與cao反應(yīng)生成鹽dsio2僅用來表示二氧化硅的組成，其基本結(jié)構(gòu)單元為正四面體解析：二氧化硅是由原子直接構(gòu)成的，不存在二氧化硅分子。故正確答

5、案為a。3h2co3和h2sio3的比較。二、硅酸的制備1硅酸是常見酸中唯一不溶于水的酸，硅酸的酸酐是sio2，但sio2不溶于水，不能用sio2與h2o反應(yīng)直接制h2sio3。硅酸的制法：只能用相應(yīng)的可溶性硅酸鹽跟其他酸反應(yīng)來制取硅酸，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：na2sio32hclh2o=2naclh4sio4(原硅酸)h4sio4=h2oh2sio3(硅酸)習(xí)慣上省去生成原硅酸這一中間過程，可直接寫為：na2sio32hcl=2naclh2sio3。生成的h2sio3逐漸聚合而形成膠體溶液硅酸溶液，硅酸濃度較大時(shí)，則形成軟而透明的、膠凍狀的硅酸凝膠。硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水后得到多孔的硅酸干凝膠，稱

6、為“硅膠”。硅膠多孔，吸附水分能力強(qiáng)，常用作實(shí)驗(yàn)室和袋裝食品、瓶裝藥品等的干燥劑，也可以用作催化劑的載體。2由氧化物制備相應(yīng)酸或氫氧化物的規(guī)律。三、硅及其化合物的特性(1)硅及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系如下：(2)硅及其化合物的特性1sio2不與水反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)室里是根據(jù)什么化學(xué)原理來制備h2sio3的？提示：根據(jù)“強(qiáng)酸制弱酸”的原理，用可溶性硅酸鹽與其他酸反應(yīng)制取。例如：na2sio32hcl=h2sio3(膠體)2naclna2sio3co2h2o=h2sio3(膠體)na2co3或na2sio32co22h2o=h2sio3(膠體)2nahco3。根據(jù)此原理，可設(shè)計(jì)比較酸性強(qiáng)弱的實(shí)驗(yàn)來證明酸性：鹽酸

7、>碳酸>硅酸。2初中化學(xué)中提到，制造玻璃時(shí)發(fā)生如下反應(yīng)：na2co3sio2na2sio3co2。該反應(yīng)能否說明h2sio3的酸性比h2co3強(qiáng)？為什么？提示：sio2與na2co3反應(yīng)，是在高溫下，且生成的產(chǎn)物是co2氣體，可以脫離反應(yīng)體系，并不能說明h2sio3酸性強(qiáng)于h2co3?！纠?】為確認(rèn)hcl、h2co3、h2sio3的酸性強(qiáng)弱，某學(xué)生設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置，一次實(shí)驗(yàn)即可達(dá)到目的(不必選其他酸性物質(zhì))。請據(jù)此回答：(1)圓底燒瓶中裝某可溶性正鹽溶液，分液漏斗所盛試劑應(yīng)為_。(2)裝置b所盛的試劑是_，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_。(4)由

8、此可得出的結(jié)論是：酸性_>_>_?！舅悸贩治觥俊窘馕觥扛鶕?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溶液，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h2co3>h2sio3，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，故可選用飽和nahco3溶液。【答案】(1)鹽酸(2)飽和nahco3溶液吸收hcl氣體(3)na2sio3溶液sio

9、co2h2o=h2sio3co(4)hclh2co3h2sio3能證明h2co3比h2sio3酸性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)事實(shí)是(d)ah2co3比h2sio3受熱易分解b高溫下能發(fā)生反應(yīng)na2co3sio2na2sio3co2cco2能溶于水生成碳酸，而sio2卻不溶于水dco2通入na2sio3溶液中有膠狀沉淀生成解析：a項(xiàng)僅能證明h2sio3比h2co3穩(wěn)定，a項(xiàng)不正確；b項(xiàng)中的反應(yīng)不是在水溶液中進(jìn)行的，不能用它來判斷h2sio3與h2co3的酸性強(qiáng)弱，b項(xiàng)不正確；d項(xiàng)，co2h2ona2sio3=h2sio3na2co3，酸性較強(qiáng)的h2co3制得酸性較弱的h2sio3，d項(xiàng)正確。1下列說法不正確的是(

10、a)a因sio2不溶于水，故sio2不是酸性氧化物b在反應(yīng)sio22csi2co中sio2作氧化劑csio2是一種空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體，熔點(diǎn)高、硬度大d氫氟酸能夠刻蝕玻璃，故不能用玻璃瓶來盛裝氫氟酸解析：a項(xiàng)，sio2不溶于水，但它能與堿反應(yīng)生成硅酸鹽和水，是酸性氧化物，錯(cuò)誤；b項(xiàng)，在該反應(yīng)中sio2被c還原為si，sio2作氧化劑，正確；c項(xiàng)，由于sio2是一種空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，故熔點(diǎn)高，硬度大，正確；d項(xiàng)，sio2能與氫氟酸反應(yīng)，故常用氫氟酸刻蝕玻璃，不能用玻璃瓶盛裝氫氟酸，正確。故正確答案為a。2指出下列反應(yīng)中sio2所表現(xiàn)的化學(xué)性質(zhì)或作用，在ae選項(xiàng)中選擇正確答案將其填入括號內(nèi)

11、。sio22naoh=na2sio3h2o(c)sio2na2co3na2sio3co2(d)sio22csi2co(b)sio23csic2co(e)sio24hf=sif42h2o(a)a作為玻璃的主要成分被消耗而使玻璃被腐蝕b氧化性c酸性氧化物的通性d將具有揮發(fā)性的酸酐從其鹽中置換出來e未參加氧化還原反應(yīng)解析：本題較全面地考查了sio2的性質(zhì)，a中應(yīng)有氫氟酸(hf)參與反應(yīng)；b中氧化性是指反應(yīng)中sio2中的si得電子，化合價(jià)降低；c中表現(xiàn)酸性氧化物的通性是指sio2與強(qiáng)堿或堿性氧化物反應(yīng)；d中揮發(fā)性酸酐應(yīng)為co2而不是co。3二氧化硅(sio2)又稱硅石，是制備硅及其化合物的重要原料(見

12、下圖)。下列說法正確的是(c)asio2既能與hf反應(yīng)，又能與naoh反應(yīng)，屬于兩性氧化物bsio2和si都是制造光導(dǎo)纖維的材料c在硅膠中加入cocl2可顯示硅膠是否吸水失效d圖中所示轉(zhuǎn)化反應(yīng)都是非氧化還原反應(yīng)解析：sio2是酸性氧化物，a項(xiàng)錯(cuò)誤；sio2是制造光導(dǎo)纖維的材料，si為半導(dǎo)體材料，b項(xiàng)錯(cuò)誤；硅膠吸水量不同，cocl2與水形成的結(jié)晶水合物的顏色不同，可顯示硅膠是否失效，c項(xiàng)正確；制取硅的過程中涉及了氧化還原反應(yīng)，d項(xiàng)錯(cuò)誤。4下表各組物質(zhì)中，滿足圖中物質(zhì)一步轉(zhuǎn)化關(guān)系的選項(xiàng)是(c)解析：本題考查na、cu、c、si四種單質(zhì)及其化合物的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系。a項(xiàng)中nahco3無法直接轉(zhuǎn)化為na；

13、b項(xiàng)中，cu(oh)2無法直接轉(zhuǎn)化為cu；d項(xiàng)中，sio2無法直接轉(zhuǎn)化為h2sio3，h2sio3也無法直接轉(zhuǎn)化為si；只有c項(xiàng)符合題意：ccoco2c。故選c。5(雙選)下列說法正確的是(cd)a二氧化硅是酸性氧化物，它可以跟堿反應(yīng)，但不能與任何酸反應(yīng)b根據(jù)反應(yīng)sio2caco3casio3co2可推知硅酸酸性比碳酸酸性強(qiáng)cco2氣體通入硅酸鈉溶液中可以制得硅酸dsio2不溶于水，也不能跟水反應(yīng)生成酸解析：sio2可與強(qiáng)堿反應(yīng)，也可與氫氟酸反應(yīng)：sio24hf=sif42h2o，與氫氟酸反應(yīng)是sio2的特性。b項(xiàng)中的反應(yīng)能夠發(fā)生是因?yàn)閏o2以氣體形式逸出而使反應(yīng)進(jìn)行得徹底，是利用sio2、co2沸點(diǎn)的不同，而不是利用硅酸、碳酸酸性的強(qiáng)弱。6已知a是一種裝飾品的主要成分，根據(jù)如圖轉(zhuǎn)化關(guān)系，回答下列問題。(1)a用途：制光導(dǎo)纖維(或其他合理答案)(任寫一種)，b是na2s