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第1課時(shí) 二氧化硅和硅酸,第四章 第一節(jié) 無機(jī)非金屬材料的主角——硅,,學(xué)習(xí)目標(biāo)定位 1.了解硅在自然界中的存在形式，硅酸鹽產(chǎn)品的組成和重要用途。 2.了解二氧化硅的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途。 3.了解硅酸的制備、性質(zhì)和應(yīng)用。,,,內(nèi)容索引,新知導(dǎo)學(xué) —— 新知探究 點(diǎn)點(diǎn)落實(shí),達(dá)標(biāo)檢測(cè) —— 當(dāng)堂檢測(cè) 鞏固反饋,,新知導(dǎo)學(xué),1.硅元素在地殼中的含量是26.3%，僅次于氧。 (1)硅元素在自然界中主要以 的形式存在，因?yàn)楣枋且环N 元素。 (2)硅原子結(jié)構(gòu)示意圖為 ，最外層有 個(gè)電子，易形成 價(jià)的化合物。 2.硅的氧化物為二氧化硅，俗名為 。 (1)天然二氧化硅分為 (如方石類、水晶等)和 (如硅藻土)。 (2)根據(jù)日常生活中的實(shí)例描述二氧化硅的物理性質(zhì)：__________________ 。,,一、二氧化硅,氧化物及硅酸鹽,親氧,4,＋4,硅石,結(jié)晶形,無定形,堅(jiān)硬固體、不溶于水、,熔點(diǎn)高,(3)二氧化碳和二氧化硅性質(zhì)的比較(寫出相關(guān)化學(xué)方程式),氣體，熔、沸點(diǎn)低， 易溶于水,固體，熔、沸點(diǎn)高， 硬度大，不溶于水,CaO＋CO2===CaCO3,2NaOH＋CO2===Na2CO3 ＋H2O,SiO2＋2NaOH===Na2SiO3 ＋H2O,(1)二氧化硅與二氧化碳的物理性質(zhì)差異 較大的原因是 。 二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)如圖： 二氧化硅晶體是由Si原子和O原子按_____ 的比例所組成的 結(jié)構(gòu)的晶體。 (2)二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，與水、一般酸不反應(yīng)，能與氫氟酸反應(yīng)，能與堿、堿性氧化物反應(yīng)。,物質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)不同,1∶2,立體網(wǎng)狀,1.關(guān)于二氧化硅，下列敘述正確的是________(填序號(hào))。 ①化學(xué)性質(zhì)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(zhì)與CO2相似 ④SiO2晶體是由SiO2分子直接組成的 ⑤水晶、石英、沙子、瑪瑙、光導(dǎo)纖維的主要成分均是SiO2 ⑥光導(dǎo)纖維在強(qiáng)堿性條件下易發(fā)生“斷路”,答案,解析,√,√,解析 SiO2晶體是由原子構(gòu)成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，SiO2與NaOH發(fā)生反應(yīng)，熔融NaOH固體不能用石英坩堝，①不正確； SiO2屬于酸性氧化物，與H2O不反應(yīng)，但能與HF反應(yīng)，②不正確； SiO2與CO2結(jié)構(gòu)不同，物理性質(zhì)差別很大，③不正確； SiO2晶體是由Si、O原子構(gòu)成的，不含SiO2分子，④不正確； ⑤正確； 光導(dǎo)纖維主要成分為SiO2，SiO2與堿反應(yīng)，因此強(qiáng)堿條件下易發(fā)生“斷路”，⑥正確。,解析 二氧化硅是硅原子和氧原子按1∶2的數(shù)目比形成的具有立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體，是熔點(diǎn)高、硬度大的固體；二氧化硅是一種不溶于水的酸性氧化物，與水不反應(yīng)；磨口玻璃塞中的二氧化硅能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，生成具有粘性的硅酸鈉，容易使玻璃塞與瓶口粘結(jié)在一起；氫氟酸能腐蝕玻璃，不能用玻璃瓶盛裝氫氟酸，常用塑料瓶盛裝氫氟酸。,2.二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(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體，熔點(diǎn)高、硬度大 B.二氧化硅為酸性氧化物，能與水反應(yīng)生成硅酸 C.實(shí)驗(yàn)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,答案,解析,思維啟迪,√,思維啟迪 (1)盛放堿性溶液(如氫氧化鈉溶液)的試劑瓶應(yīng)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。,1.硅酸的制備：按表中實(shí)驗(yàn)操作要求完成實(shí)驗(yàn)，并將觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及有關(guān)結(jié)論填入表中：,,二、硅酸,溶液變?yōu)榧t色,Na2SiO3溶液呈堿性,溶液由紅色變?yōu)闊o色，有白色膠狀沉淀物生成,硅酸為不溶于水的白色固體,有白色膠狀沉淀物生成,硅酸的酸性比碳酸弱,相關(guān)視頻,2.寫出上述實(shí)驗(yàn)中反應(yīng)的化學(xué)方程式。 (1)Na2SiO3溶液與鹽酸反應(yīng)： 。 (2)將CO2通入Na2SiO3溶液中：____________________________________。,Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3↓＋2NaCl,Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3,(1)實(shí)驗(yàn)室常用 與酸反應(yīng)制取硅酸。 (2)硅酸的性質(zhì)：①具有酸性，酸性比碳酸弱；②受熱易分解。 (3)硅酸濃度小時(shí)可形成硅酸溶膠，濃度大時(shí)可形成硅酸凝膠。硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水得到 ，具有較強(qiáng)的 性，常用作干燥劑及催化劑載體。,可溶性硅酸鹽,硅膠(或硅酸干凝膠),吸水,3.下列關(guān)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(yīng)直接制得 B.用反應(yīng)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(zhì) C.因?yàn)楣杷犭y溶于水，所以它不能與NaOH溶液反應(yīng) D.硅膠可用作袋裝食品的干燥劑,√,答案,解析,解析 SiO2不能與水反應(yīng)生成硅酸，A錯(cuò)； B中反應(yīng)是利用了強(qiáng)酸制弱酸的性質(zhì)，B錯(cuò)； 硅酸雖難溶于水，但可與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)生成硅酸鹽，C錯(cuò)。,學(xué)習(xí)小結(jié),1.石英、沙子、水晶、瑪瑙、光導(dǎo)纖維的主要成分均是二氧化硅。二氧化硅是硅酸的酸酐，但硅酸不能由二氧化硅與水反應(yīng)制得。 2.熟記三個(gè)化學(xué)方程式 (1)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O； (2)SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O； (3)Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3。,,達(dá)標(biāo)檢測(cè),解析 光導(dǎo)纖維的主要成分為SiO2。,1,2,3,4,5,√,答案,解析,1.華裔科學(xué)家高錕因“在光學(xué)通信領(lǐng)域中光在光導(dǎo)纖維中傳輸”的研究方面所取得的開創(chuàng)性成就獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。光導(dǎo)纖維的主要成分是 A.Si B.SiO2 C.Na2SiO3 D.SiCl4,√,1,2,3,4,5,答案,解析,2.下列說法正確的是 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.二氧化硅分子由1個(gè)硅原子和2個(gè)氧原子構(gòu)成 C.硅酸的酸性比碳酸的酸性強(qiáng)，且硅酸不溶于水 D.CO2與SiO2均具有氧化性，可作氧化劑,解析 SiO2可以跟氫氟酸反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O，A項(xiàng)不正確； 二氧化硅中不存在SiO2分子，B項(xiàng)不正確； 硅酸的酸性比碳酸弱，且不溶于水，C項(xiàng)不正確。,解析 ①③項(xiàng)中溶液呈堿性，不能與光滑的玻璃反應(yīng)，但能與磨口玻璃裸露的SiO2反應(yīng)，生成的硅酸鈉溶液是一種礦物膠，具有良好的黏結(jié)性，易使瓶塞與瓶壁粘在一起而難以開啟。氫氟酸能腐蝕玻璃，不能用玻璃試劑瓶盛放。,√,1,2,3,4,5,答案,解析,3.下列溶液中①碳酸鈉溶液 ②氫氟酸 ③氫氧化鈉溶液 ④氯化鈉溶液，可以盛放在玻璃試劑瓶中但不能用磨口玻璃塞的是 A.①③ B.②④ C.②③ D.①④,解析 SiO2是酸性氧化物；酸性：H2CO3＞H2SiO3；圖中有的轉(zhuǎn)化反應(yīng)不是氧化還原反應(yīng)，如SiO2與NaOH溶液的反應(yīng)。,√,1,2,3,4,5,答案,解析,4.如圖是利用二氧化硅制備硅及其化合物的流程，下列說法正確的是 A.SiO2屬于兩性氧化物 B.酸性：H2SiO3＞H2CO3 C.硅膠吸水后可重復(fù)再生 D.圖中所示轉(zhuǎn)化反應(yīng)都是 氧化還原反應(yīng),5.硅膠和石英的主要成分都是SiO2，前者是結(jié)構(gòu)疏松的SiO2，后者是結(jié)構(gòu)致密的SiO2。二者成分相同，結(jié)構(gòu)不同，化學(xué)性質(zhì)相同，物理性質(zhì)上表現(xiàn)出差別，具有不同的用途。由石英制取硅膠，經(jīng)歷以下三步，試寫出每步反應(yīng)的化學(xué)方程式(是離子反應(yīng)的，寫出離子方程式)。 (1)用NaOH(aq)溶解石英：_________________________。,解析 石英的主要成分是酸性氧化物SiO2，與堿反應(yīng)生成鹽和水：2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O。,1,2,3,4,5,答案,解析,(3)微熱，濃縮硅酸溶液，加熱蒸干溶液，并使固體完全分解：___________ __________。寫出硅膠的一種用途：____________________。,1,2,3,4,5,答案,解析,解析 過濾，除去石英中的雜質(zhì)，得濾液為Na2SiO3(aq)，硅酸是弱酸，Na2SiO3與鹽酸發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)：Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓。,解析 微熱，H2SiO3(aq)濃縮，H2SiO3聚合為膠體，加熱硅酸溶膠脫水，生成多孔硅膠：H2SiO3 H2O＋SiO2。硅膠的制備過程：,H2O＋SiO2,干燥劑(或催化劑載體),硅膠的主要用途有兩種：作干燥劑或作催化劑的載體。,(2)過濾，向?yàn)V液中加入鹽酸，至沉淀不再產(chǎn)生：_____________________。,