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

PAGE6-課時(shí)1二氧化硅和硅酸目標(biāo)與素養(yǎng)：1．了解硅的結(jié)構(gòu)、存在形式及其制備。(宏觀辨識(shí)與微觀探析)2．了解二氧化硅、硅酸的主要性質(zhì)及應(yīng)用。(宏觀辨識(shí)與改變觀念)3．了解硅酸的制備和用途。(科學(xué)探究與社會(huì)責(zé)任)一、二氧化硅1．硅元素的存在及原子結(jié)構(gòu)2．SiO2的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與用途(1)存在SiO2的存在形式有結(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1∶2的比例組成的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。每個(gè)硅原子四周結(jié)合4個(gè)O，每個(gè)O四周結(jié)合2個(gè)Si。(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)①具有酸性氧化物的通性a．可與NaOH溶液反應(yīng)，其反應(yīng)方程式為SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O。b．可與氧化鈣反應(yīng)，其反應(yīng)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(yīng)，SiO2與HF溶液反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)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(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試驗(yàn)室中運(yùn)用石英坩堝。微點(diǎn)撥：(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。二、硅酸1．物理性質(zhì)顏色：白色；狀態(tài)：膠狀；溶解性：難溶于水。2．化學(xué)性質(zhì)3．制備試驗(yàn)操作試驗(yàn)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(chǎn)生，溶液紅色漸漸變淺，最終消逝結(jié)論Na2SiO3溶液呈堿性；滴加稀鹽酸后反應(yīng)的化學(xué)方程式：Na2SiO3＋2HCl=H2SiO3(膠體)＋2NaCl4．硅膠1．推斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)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(yīng)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(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價(jià)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(jià)態(tài)的氧化物：SiO和SiO2[答案]B3．寫出由SiO2制備H2SiO3的有關(guān)化學(xué)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(yīng)生成對(duì)應(yīng)的酸，但SiO2不溶于H2O，不能干脆與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，且不存在二氧化硅分子。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)：SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O。4．高溫下，SiO2能與部分鹽反應(yīng)，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(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．試驗(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B[SiO2與水不反應(yīng)。]2．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(dǎo)纖維的主要成分均是SiO2⑥光導(dǎo)纖維在強(qiáng)堿性條件下易發(fā)生“斷路”[答案]⑤⑥硅酸的性質(zhì)與制備1．H2CO3和H2SiO3的性質(zhì)比較化學(xué)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(zhuǎn)化關(guān)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(yīng)來制取，因二者不反應(yīng)。(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?xì)怏w的方法來制取硅酸。微點(diǎn)撥：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)干燥脫水得到硅膠(或硅酸干凝膠)，硅膠具有較強(qiáng)的吸水性，常用作干燥劑及催化劑載體。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)干脆制得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D[SiO2不能與水反應(yīng)生成硅酸，A錯(cuò)誤；B中反應(yīng)是利用了強(qiáng)酸制弱酸的性質(zhì)，B錯(cuò)誤；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)誤。]4．為確認(rèn)HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性強(qiáng)弱，某學(xué)生設(shè)計(jì)了如下圖所示的試驗(yàn)裝置，一次試驗(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________。(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(yīng)的離子方程式是_____________________________。(4)由此得到的結(jié)論：酸性________>________>________。[解析]依據(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溶液，依據(jù)Na2CO3＋2HCl=2NaCl＋H2O＋CO2↑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Na2SiO3＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋Na2CO3，由此推斷酸性H2CO3>H2SiO3，但需留意的是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(guān)于二氧化硅的說法錯(cuò)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(gè)的分子C．二氧化硅中硅元素與氧元素的質(zhì)量比為7∶8D．二氧化硅分子由一個(gè)硅原子和兩個(gè)氧原子構(gòu)成D[二氧化硅不存在分子，由Si、O原子構(gòu)成。]2．二氧化硅氣凝膠是一種世界上最輕的固體，可以經(jīng)受住1kg炸藥的爆炸威力。下列有關(guān)說法正確的是()A．利用二氧化硅氣凝膠能夠開發(fā)導(dǎo)電材料B．激光照耀二氧化硅氣凝膠可產(chǎn)生丁達(dá)爾效應(yīng)C．計(jì)算機(jī)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(dǎo)電，A錯(cuò)誤；二氧化硅氣凝膠屬于膠體，能產(chǎn)生丁達(dá)爾效應(yīng)，B正確；計(jì)算機(jī)芯片的主要成分是單晶硅，C錯(cuò)誤；二氧化硅不溶于水，D錯(cuò)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(chǎn)品的重要部件和光學(xué)儀器B．純凈的二氧化硅是制造光導(dǎo)纖維的重要原料C．石英玻璃常用來制造耐高溫的化學(xué)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(guān)于碳酸(H2CO3)和硅酸(H2SiO3)的說法中錯(cuò)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(yīng)中SiO2所表現(xiàn)的化學(xué)性質(zhì)或作用，在A～D選項(xiàng)中選擇正確答案填入括號(hào)內(nèi)。(1)SiO2＋2NaOH=