2024-2025學年高中化學第4章非金屬及其化合物第1節(jié)課時1二氧化硅和硅酸學案新人教版必修1

PAGE6-課時1二氧化硅和硅酸目標與素養(yǎng)：1．了解硅的結構、存在形式及其制備。(宏觀辨識與微觀探析)2．了解二氧化硅、硅酸的主要性質及應用。(宏觀辨識與改變觀念)3．了解硅酸的制備和用途。(科學探究與社會責任)一、二氧化硅1．硅元素的存在及原子結構2．SiO2的組成、結構、性質與用途(1)存在SiO2的存在形式有結晶形和無定形兩大類，水晶、瑪瑙的主要成分是結晶的二氧化硅。(2)結構SiO2晶體是由Si和O按原子數(shù)之比為1∶2的比例組成的立體網狀結構的晶體。每個硅原子四周結合4個O，每個O四周結合2個Si。(3)物理性質熔點高；硬度大；溶解性：不溶于水。(4)化學性質①具有酸性氧化物的通性a．可與NaOH溶液反應，其反應方程式為SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O。b．可與氧化鈣反應，其反應方程式為SiO2＋CaOeq\o(=,\s\up10(高溫))CaSiO3。②特性除氫氟酸外，SiO2一般不與其他酸反應，SiO2與HF溶液反應，反應的化學方程式為SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O。(5)用途①沙子是基本的建筑材料。②純凈的SiO2是現(xiàn)代光學及光纖制品的基本原料，可以制作光導纖維。③石英和瑪瑙制作飾物和工藝品。④試驗室中運用石英坩堝。微點撥：(1)盛放堿性溶液(如氫氧化鈉溶液)的試劑瓶應用橡膠塞或軟木塞，而不能用磨口玻璃塞。(2)氫氟酸不能用玻璃瓶盛放，常用塑料瓶盛放氫氟酸。(3)石英坩堝不能熔融氫氧化鈉等堿性固體。二、硅酸1．物理性質顏色：白色；狀態(tài)：膠狀；溶解性：難溶于水。2．化學性質3．制備試驗操作試驗現(xiàn)象滴加酚酞后溶液呈紅色，逐滴加入稀鹽酸，有透亮的凝膠產生，溶液紅色漸漸變淺，最終消逝結論Na2SiO3溶液呈堿性；滴加稀鹽酸后反應的化學方程式：Na2SiO3＋2HCl=H2SiO3(膠體)＋2NaCl4．硅膠1．推斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)硅在自然界中既有游離態(tài)又有化合態(tài)。 ()(2)SiO2是一種三原子分子，屬于酸性氧化物。 ()(3)SiO2與H2O反應可生成硅酸。 ()(4)硅酸難溶于水，可溶于NaOH溶液。 ()[答案](1)×(2)×(3)×(4)√2．下列關于碳和硅的比較，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．碳和硅的最高正價都是＋4價C．硅元素在地殼中的含量占其次位，碳元素占第一位D．硅與碳一樣均含有兩種常見價態(tài)的氧化物：SiO和SiO2[答案]B3．寫出由SiO2制備H2SiO3的有關化學方程式_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[答案]SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O、Na2SiO3＋2HCl=H2SiO3↓＋2NaCl(合理即可)SiO2的特別性1．酸性氧化物一般能與水反應生成對應的酸，但SiO2不溶于H2O，不能干脆與H2O反應生成H2SiO3。2．非金屬氧化物的熔點一般較低，但二氧化硅的熔點很高，且不存在二氧化硅分子。3．酸性氧化物一般不與酸反應，但SiO2可以與氫氟酸反應：SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O。4．高溫下，SiO2能與部分鹽反應，如(1)SiO2＋Na2CO3eq\o(=,\s\up10(高溫))Na2SiO3＋CO2↑。(2)SiO2＋CaCO3eq\o(=,\s\up10(高溫))CaSiO3＋CO2↑。1．二氧化硅是玻璃的主要成分之一。下列說法不正確的是()A．二氧化硅是一種立體網狀結構的晶體，熔點高、硬度大B．二氧化硅為酸性氧化物，能與水反應生成硅酸C．試驗室不能用磨口玻璃塞試劑瓶盛放氫氧化鈉溶液D．氫氟酸能雕刻玻璃，不能用玻璃瓶盛放氫氟酸B[SiO2與水不反應。]2．關于二氧化硅，下列敘述正確的是________(填序號)。①化學性質不活潑，熔融氫氧化鈉固體可用石英坩堝②是酸性氧化物，溶于水顯酸性，不溶于任何酸③物理性質與CO2相像④SiO2晶體是由SiO2分子干脆組成的⑤水晶、石英、沙子、瑪瑙、光導纖維的主要成分均是SiO2⑥光導纖維在強堿性條件下易發(fā)生“斷路”[答案]⑤⑥硅酸的性質與制備1．H2CO3和H2SiO3的性質比較化學式H2CO3H2SiO3酸性均為弱酸，且酸性：H2CO3>H2SiO3水溶性能溶于水難溶于水(唯一不溶于水的酸)穩(wěn)定性常溫下易分解生成CO2和H2O受熱易分解生成SiO2和H2O制備CO2＋H2OH2CO3Na2SiO3＋2HCl=2NaCl＋H2SiO3↓轉化關系Na2SiO3＋CO2＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3↓(少量CO2)說明酸性：H2CO3>H2SiO32．硅酸的制備(1)不能用二氧化硅與水反應來制取，因二者不反應。(2)一般采納向可溶性的硅酸鹽中加入鹽酸或是通入二氧化碳氣體的方法來制取硅酸。微點撥：硅酸濃度小時可形成硅酸溶膠，濃度大時可形成硅酸凝膠。硅酸凝膠經干燥脫水得到硅膠(或硅酸干凝膠)，硅膠具有較強的吸水性，常用作干燥劑及催化劑載體。3．下列關于硅酸的說法正確的是()A．硅酸可以通過SiO2和水的化合反應干脆制得B．用反應Na2SiO3＋2HCl=2NaCl＋H2SiO3(膠體)制取硅酸是利用了可溶性酸制難溶性酸的性質C．因為硅酸難溶于水，所以它不能與NaOH溶液反應D．硅膠可用作袋裝食品的干燥劑D[SiO2不能與水反應生成硅酸，A錯誤；B中反應是利用了強酸制弱酸的性質，B錯誤；硅酸雖難溶于水，但可與強堿溶液反應生成硅酸鹽，C錯誤。]4．為確認HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性強弱，某學生設計了如下圖所示的試驗裝置，一次試驗即可達到目的(不必選其他酸性物質)。請據(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為________。(2)裝置B中所盛試劑是_________________________________，其作用是___________________________________。(3)裝置C中所盛試劑是_________________________________，C中反應的離子方程式是_____________________________。(4)由此得到的結論：酸性________>________>________。[解析]依據(jù)強酸＋弱酸鹽→弱酸＋強酸鹽分析可知，分液漏斗中盛裝鹽酸，A中盛放Na2CO3溶液，依據(jù)Na2CO3＋2HCl=2NaCl＋H2O＋CO2↑可以知道酸性HCl強于H2CO3，然后將生成的CO2通入Na2SiO3溶液中，反應為Na2SiO3＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋Na2CO3，由此推斷酸性H2CO3>H2SiO3，但需留意的是A中反應會有HCl氣體逸出，故通入Na2SiO3溶液前需將HCl汲取，但不能汲取CO2，故選用飽和NaHCO3溶液。[答案](1)鹽酸(2)飽和NaHCO3溶液汲取HCl氣體(3)Na2SiO3溶液SiOeq\o\al(2－,3)＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋COeq\o\al(2－,3)(或SiOeq\o\al(2－,3)＋2CO2＋2H2O=2HCOeq\o\al(－,3)＋H2SiO3↓)(4)HClH2CO3H2SiO31．下列關于二氧化硅的說法錯誤的是()A．二氧化硅是一種非金屬氧化物B．二氧化硅不存在單個的分子C．二氧化硅中硅元素與氧元素的質量比為7∶8D．二氧化硅分子由一個硅原子和兩個氧原子構成D[二氧化硅不存在分子，由Si、O原子構成。]2．二氧化硅氣凝膠是一種世界上最輕的固體，可以經受住1kg炸藥的爆炸威力。下列有關說法正確的是()A．利用二氧化硅氣凝膠能夠開發(fā)導電材料B．激光照耀二氧化硅氣凝膠可產生丁達爾效應C．計算機芯片的主要成分是二氧化硅D．二氧化硅氣凝膠能溶于水B[二氧化硅不導電，A錯誤；二氧化硅氣凝膠屬于膠體，能產生丁達爾效應，B正確；計算機芯片的主要成分是單晶硅，C錯誤；二氧化硅不溶于水，D錯誤。]3．下列二氧化硅的用途不正確的是()A．水晶可用來制造電子產品的重要部件和光學儀器B．純凈的二氧化硅是制造光導纖維的重要原料C．石英玻璃常用來制造耐高溫的化學儀器D．硅藻土常用作吸附劑和氣體的干燥劑[答案]D4．下列關于碳酸(H2CO3)和硅酸(H2SiO3)的說法中錯誤的是()A．兩者均為弱酸B．兩者均可使紫色石蕊試液變紅色C．CO2氣體通入Na2SiO3溶液中可以制得硅酸D．H2CO3比H2SiO3的穩(wěn)定性差B[H2SiO3難溶于水，不能與指示劑作用。]5．指出下列反應中SiO2所表現(xiàn)的化學性質或作用，在A～D選項中選擇正確答案填入括號內。(1)SiO2＋2NaOH=