高中化学第四章非金属及其化合物第一节无机非金属材料的主角硅第1课时二氧化硅和硅酸学案新人教版.doc

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1、第一节 无机非金属材料的主角硅第一课时二氧化硅和硅酸课标要求1了解SiO2的结构、性质和用途。2了解硅酸的制备和化学性质。1石英、沙子、水晶、玛瑙、光导纤维的主要成分均是SiO2。2SiO2是硅酸的酸酐，但硅酸不能由SiO2与水反应制得。3熟记三个化学方程式(1)SiO22NaOH=Na2SiO3H2O。(2)SiO24HF=SiF42H2O。(3)Na2SiO3H2OCO2=H2SiO3Na2CO3(证明H2CO3酸性强于H2SiO3)。1硅元素的存在和原子结构2二氧化硅(1)存在与形态SiO2的存在形态有结晶形和无定形两大类，统称硅石，石英、水晶、玛瑙的主要成分是二氧化硅。(2)结构SiO

2、2晶体是由Si和O按原子数之比为12的比例组成的立体网状结构的晶体。每个硅原子周围结合4个O原子，每个O原子周围结合2个Si原子。(3)物理性质熔点高；硬度大；溶解性：不溶于水。(4)化学性质(5)用途沙子是基本的建筑材料。纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基本材料，可以制作光导纤维。石英和玛瑙制作饰物和工艺品。实验室中使用石英坩埚。特别提醒硅是一种亲氧元素，自然界中以SiO2和硅酸盐的形式存在，没有游离态的硅。1为什么实验室盛放NaOH溶液的试剂瓶要用橡胶塞而不能用玻璃塞？(玻璃的成分中含有SiO2)提示：当玻璃瓶配玻璃塞时，瓶口内壁和瓶塞外壁都进行了磨砂处理。玻璃中含SiO2，磨砂玻璃遇

3、到强碱如NaOH溶液时，SiO2与NaOH反应生成Na2SiO3，使试剂瓶受腐蚀。Na2SiO3溶液有良好的粘结性，它易使瓶口与瓶塞粘在一起而难以开启。故使用橡胶塞而不能使用玻璃塞。2实验室能否用玻璃瓶保存氢氟酸？提示：不能。因为氢氟酸腐蚀玻璃，和玻璃中的成分SiO2反应。3SiO2既能与NaOH溶液反应，又能与氢氟酸反应，SiO2属于两性氧化物吗？提示：SiO2不是两性氧化物。原因是SiO2不与盐酸、硫酸等强酸反应。SiO2和CO2的比较SiO2CO2不同点熔、沸点高低状态无色晶体气态与水反应不反应CO2H2OH2CO3与酸反应只与氢氟酸反应不反应相同点与碱性氧化物反应CaOSiO2CaSi

4、O3CO2CaO=CaCO3与碱反应SiO22NaOH=Na2SiO3H2OCO22NaOH=Na2CO3H2O与某些盐反应SiO2Na2CO3 Na2SiO3CO2SiO2CaCO3 CaSiO3CO2CO2H2ONa2CO3=2NaHCO3CO2H2ONa2SiO3=H2SiO3Na2CO3与碳反应SiO22C Si2COCO2C2CO1下列关于SiO2和CO2的说法中正确的是()ACO2、SiO2分别是碳酸和硅酸的酸酐BCO2和SiO2与水反应分别生成相应的酸CCO2是酸性氧化物，SiO2是两性氧化物DCO2和SiO2都是由相应的分子组成的解析：选A虽然SiO2是H2SiO3的酸酐，但S

5、iO2却不能溶于水生成H2SiO3，而CO2可溶于水生成H2CO3，B错误；SiO2与CO2都是酸酐，都是酸性氧化物，A正确，C错误；CO2是由CO2分子构成的，而SiO2则是由硅原子和氧原子构成的，SiO2中不存在分子，D错误。2SiO2是一种酸性氧化物，下列反应的化学方程式中不正确的是()ASiO22NaOH=Na2SiO3H2OBSiO2CaOCaSiO3CSiO24HF=SiF42H2ODSiO24HCl=SiCl42H2O解析：选DSiO2是一种酸性氧化物，可以和碱、碱性氧化物反应，也可以和氢氟酸反应，但不能与盐酸反应，D项不正确。1制备实验操作实验现象滴加酚酞溶液后溶液呈红色，滴加

6、稀盐酸后溶液变为无色，有白色胶状沉淀生成结论Na2SiO3溶液呈碱性；可溶性硅酸盐与盐酸反应可以制得硅酸，反应的化学方程式为Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO32性质H2SiO3SiO2H2O完成下列两个反应的化学方程式：(1)向Na2SiO3溶液中通入少量CO2气体：Na2SiO3H2OCO2=H2SiO3Na2CO3。(2)H2SiO3与NaOH溶液反应：H2SiO32NaOH=Na2SiO32H2O。3硅胶特别提醒碳酸能使紫色石蕊溶液变色，硅酸则不能；硅酸的稳定性比碳酸强。1SiO2属于酸性氧化物，能否用SiO2与水直接反应制取H2SiO3?提示：不能；因为SiO2与水不反应。

7、2由SiO2如何来制取H2SiO3？用化学方程式表示。提示：SiO2, Na2SiO3H2SiO3。化学方程式为SiO22NaOH=Na2SiO3H2O；Na2SiO3H2OCO2=Na2CO3H2SiO3。1硅酸是中学化学中惟一一个不溶于水的酸，硅酸酸性很弱、不能使酸碱指示剂变色。2实验室制取硅酸的方法是可溶性硅酸盐与酸反应。3硅酸的性质：具有酸性，酸性比碳酸弱；受热易分解。4硅酸浓度小时可形成硅酸溶胶，浓度大时可形成硅酸凝胶。硅酸凝胶经干燥脱水得到硅胶(或硅酸干凝胶)，具有较强的吸水性，常用作干燥剂及催化剂载体。1下列关于硅酸的说法正确的是()A硅酸可以通过SiO2和水的化合反应直接制得B

8、用反应Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3制取硅酸是利用了可溶性酸制难溶性酸的性质C因为硅酸难溶于水，所以它不能与NaOH溶液反应D硅胶可用作袋装食品的干燥剂解析：选DSiO2不溶于水，也不能与水反应，A项错误。利用复分解反应来制取酸，一般是基于两种化学反应原理：“强酸制弱酸”或“难挥发性酸制取挥发性酸”，B项中反应是利用了“强酸制弱酸”的原理，错误。硅酸虽难溶于水，但可与强碱溶液反应生成硅酸盐，C项错误。硅胶多孔，吸水能力强，常用作干燥剂，D项正确。2碳酸的酸性比硅酸强，某化学课外小组搜集了大量的证据证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性。其中能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是()ACO

9、2溶于水形成碳酸，SiO2难溶于水BCO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀C高温下SiO2与碳酸钙、碳酸钠等固体反应生成CO2D氯化氢通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体，通入可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀解析：选B根据强酸制弱酸的原理，CO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀，此项实验事实可证明碳酸的酸性比硅酸强。三级训练节节过关1光导纤维已成为信息社会必不可少的高技术材料。下列物质用于制造光导纤维的是()A金刚石B大理石C铝合金 D二氧化硅解析：选D用于制造光导纤维的材料是二氧化硅。2下列有关物质的性质或应用的说法不正确的是()A二氧化硅是生产光纤制品的基本原料B硅酸不溶于水可溶于NaOH溶液CNa2O、

10、Na2O2与CO2反应产物相同DSiO2是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应解析：选CA项，光导纤维的主要成分为二氧化硅，正确；B项，硅酸与NaOH溶液反应生成易溶于水的Na2SiO3，正确；C项，氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠，过氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气，二者产物不同，不正确，符合题意；D项，二氧化硅是酸性氧化物，能和氢氧化钠反应生成硅酸钠和水，正确。3下列物质不与二氧化硅反应的是()A烧碱 B氢氟酸C硝酸 D生石灰解析：选C烧碱、氢氟酸和生石灰在一定条件下均可与SiO2反应，只有硝酸不与SiO2反应。4证明生石灰中既混有石英，又混有石灰石的正确方法是()A加入过量盐酸，观察是否有

11、气泡产生B加入过量烧碱溶液，观察是否有固体溶解C加热至高温，观察是否有气泡产生，是否有硅酸钙生成D先加过量盐酸搅拌，观察是否有不溶物剩余及气泡出现，若有不溶物则滤出，投入到氢氧化钠溶液中看其是否溶解解析：选D二氧化硅不溶于盐酸但溶于NaOH溶液。碳酸钙难溶于水但溶于盐酸且放出二氧化碳气体，所以，在生石灰样品中加入足量盐酸产生气泡可证明含有石灰石，反应后有不溶物剩余，将该不溶物投入NaOH溶液，不溶物溶解，可证明生石灰样品中含有二氧化硅。5物质A是一种高熔点化合物，不溶于硫酸、硝酸，却溶于氢氟酸；C是一种气体；D是白色胶状沉淀；A、B、C、D之间的转化如图，试推断：A_；B._；C._；D._。

12、解析：由A的性质可知A为SiO2；结合转化关系知B为硅酸钠，C为CO2，D为硅酸。答案：SiO2Na2SiO3CO2H2SiO31下列物质中主要成分不是二氧化硅的是()A干冰B水晶C玛瑙 D硅石解析：选A干冰为固体CO2，主要成分不是SiO2，B、C、D项物质的主要成分都为二氧化硅。2下列说法正确的是()ASiO2能和水发生化合反应生成硅酸BSiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸CSiO2的俗名叫石英，能溶于水DSiO2又叫水晶，能溶于NaOH溶液中解析：选DSiO2不溶于水，不能和水化合生成硅酸，A、C项错误；SiO2可以与氢氟酸反应生成SiF4无色气体，B项错误；SiO2又叫水晶，能溶于Na

13、OH溶液中，D项正确。3下列不需要用到二氧化硅的是()A光导纤维 B半导体材料C石英钟表 D普通玻璃解析：选BA项，光导纤维的主要成分为二氧化硅，正确；B项，半导体材料主要成分为Si，错误；C项，石英的成分为二氧化硅，D项，玻璃的成分中含有二氧化硅；C、D正确。4熔融烧碱应选用的器皿是()A石英坩埚 B普通玻璃坩埚C生铁坩埚 D陶瓷坩埚(含有SiO2)解析：选C石英、普通玻璃、陶瓷中均含有SiO2。高温下，烧碱能与SiO2发生反应而使坩埚腐蚀；铁在高温下不与NaOH反应。5下列说法不正确的是()A因SiO2不溶于水，故SiO2不是酸性氧化物B在反应SiO22CSi2CO中SiO2作氧化剂CSi

14、O2是一种空间立体网状结构的晶体，熔点高、硬度大D氢氟酸能够刻蚀玻璃，故不能用玻璃瓶来盛装氢氟酸解析：选AA项，SiO2不溶于水，但它能与碱反应生成硅酸盐和水，是酸性氧化物，错误；B项，在该反应中SiO2被C还原为Si，SiO2作氧化剂，正确；C项，由于SiO2是一种空间立体网状结构的物质，故熔点高，硬度大，正确；D项，SiO2能与氢氟酸反应，故常用氢氟酸刻蚀玻璃，不能用玻璃瓶盛装氢氟酸，正确。6下列叙述正确的是()ACO2和SiO2都是酸性氧化物，所以两者物理性质相似B因为CaCO3SiO2CaSiO3CO2，所以硅酸的酸性比碳酸强CCO2和SiO2都能与碳反应，且都作氧化剂DSiO2晶体熔

15、、沸点高，硬度大，故可用于制作光导纤维解析：选CCO2的熔沸点低，溶于水，SiO2的熔沸点高，硬度大，不溶于水，两者是酸性氧化物和其物理性质没有因果关系，A错；CaCO3和SiO2反应是SiO2的特殊性质，不能说明H2CO3的酸性比H2SiO3的弱，B错；SiO2晶体在光学方面的特性，决定了其可制作光导纤维，D错。7石英沙(主要成分SiO2)是一种常见工业原料，其中常混有少量碳酸钙。要除去石英沙中的少量碳酸钙，应采用的方法是()A用稀硫酸溶解后过滤分离B用酒精灯加热C用水溶解后过滤分离D用稀盐酸溶解后过滤分离解析：选DA项，SiO2为酸性氧化物，不能与硫酸反应，碳酸钙与稀硫酸反应生成的硫酸钙是

16、微溶物，不能过滤分离，错误；B项，用酒精灯加热，CaCO3不能发生分解反应，即使分解仍混有分解产物CaO，错误；C项，SiO2和CaCO3都不溶于水，不能用溶解、过滤的方法除去，错误；D项，碳酸钙能与盐酸反应生成可溶性氯化钙、水和CO2，而SiO2不溶解，可以除去杂质，正确。8下列变化不能一步实现的是()ANa2SiO3H2SiO3 BH2SiO3SiO2CSiO2H2SiO3 DSiO2Na2SiO3解析：选CNa2SiO3H2SiO3；H2SiO3SiO2；SiO2NaOH,Na2SiO3；SiO2与水不反应，不能一步反应生成H2SiO3。9为确认HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性强弱

17、，某学生设计了如图所示的装置，一次实验即可达到目的(不必选其他酸性物质)。请据此回答：(1)锥形瓶中装某可溶性正盐溶液，分液漏斗所盛试剂应为_。(2)装置B所盛的试剂是_，其作用是_。(3)装置C所盛试剂是_，C中反应的离子方程式是_。(4)由此可得出的结论是：酸性：_。解析：根据强酸弱酸盐弱酸强酸盐分析可知，分液漏斗中盛装盐酸，A中盛放Na2CO3，根据Na2CO32HCl=2NaClH2OCO2可以知道酸性HCl强于H2CO3，然后将生成的CO2通入Na2SiO3溶液中，反应为Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3，由此判断酸性H2CO3H2SiO3，但需注意的是A中反应会有

18、HCl气体逸出，故通入Na2SiO3溶液前需将HCl吸收，但不能吸收CO2，故可选用饱和NaHCO3溶液。答案：(1)盐酸(2)饱和NaHCO3溶液吸收HCl气体(3)Na2SiO3溶液SiOCO2H2O=H2SiO3CO(4)HClH2CO3H2SiO310高纯二氧化硅可用来制造光纤。某稻壳灰的成分为：组分SiO2CNa2OK2OAl2O3Fe2O3质量分数59.2038.800.250.500.640.61通过如下流程可由稻壳灰制备较纯净的二氧化硅。请回答下列问题：(1)根据氧化物的性质进行分类，稻壳灰中涉及的氧化物最多有_类。(2)步骤中涉及SiO2反应的离子方程式为_。(3)滤渣A的成

19、分有_。(填化学式)(4)步骤反应的化学方程式为_。(5)实验室进行步骤用到的仪器有坩埚钳、酒精灯、三脚架、_和_。解析：(1)根据氧化物的性质可以把氧化物分为碱性氧化物、酸性氧化物、两性氧化物3类，稻壳灰中的SiO2属于酸性氧化物，Na2O、K2O属于碱性氧化物、Al2O3属于两性氧化物；(2)步骤中涉及SiO2与OH反应生成SiO和H2O，离子方程式是SiO22OH=SiOH2O；(3)稻壳灰的成分中SiO2、Al2O3与NaOH反应，Na2O、K2O与H2O反应，而C与Fe2O3均不反应，所以滤渣A的成分是C、Fe2O3；(4)滤液A中含有SiO、AlO，加入过量稀盐酸，则AlO与过量的

20、稀盐酸反应生成Al3，SiO与过量的稀盐酸反应生成H2SiO3沉淀，过滤得到H2SiO3，煅烧生成SiO2和H2O，化学方程式是H2SiO3SiO2H2O；(5)煅烧固体时，需要将固体放在坩埚中，坩埚放在泥三角上，泥三角放在三脚架上，用酒精灯加热，用坩埚钳取下坩埚，所以还需要坩埚和泥三角。答案：(1)3(2)SiO22OH=SiOH2O(3)C、Fe2O3(4)H2SiO3SiO2H2O(5)坩埚泥三角1关于二氧化硅，下列叙述不正确的是()A水晶的主要成分是二氧化硅B二氧化硅和二氧化碳在物理性质上有很大差别C二氧化硅不溶于水，也不能跟水起反应生成酸D二氧化硅是一种酸性氧化物，它不跟任何酸起反应

21、解析：选D水晶的主要成分为SiO2，A项正确；CO2是由分子构成的，而SiO2是Si和O按12组成的空间立体网状结构的晶体，二者物理性质差别较大，B正确；SiO2不溶于水也不与水反应，C项正确；SiO2可以与氢氟酸反应，D项不正确。2下列关于碳酸(H2CO3)和硅酸(H2SiO3)的说法中不正确的是()A两者均为弱酸B两者均可使紫色石蕊溶液变红色CCO2气体通入Na2SiO3溶液中可以制得硅酸D两者受热时均可以分解解析：选B硅酸不能使紫色石蕊溶液变红，B不正确。3用胶头滴管向用石蜡围成的“Spark”凹槽内注入某溶液，即可在玻璃上刻蚀出“Spark”的字样，则该溶液是()A盐酸 B氢氟酸C烧碱

22、 D饱和食盐水解析：选B能腐蚀玻璃的是氢氟酸，反应的化学方程式为SiO24HF=SiF42H2O。4将过量的CO2分别通入：CaCl2溶液浓Na2SiO3溶液Ca(OH)2溶液饱和Na2CO3溶液，最终溶液中有白色沉淀析出的是()A BC D解析：选B根据酸与盐反应的规律，CO2通入CaCl2溶液不反应，无明显现象；过量的CO2通入浓Na2SiO3溶液中有白色沉淀H2SiO3生成；CO2通入Ca(OH)2溶液至过量会发生如下反应：Ca(OH)2CO2=CaCO3H2O，CaCO3H2OCO2=Ca(HCO3)2，最终生成Ca(HCO3)2而无沉淀；过量CO2通入饱和Na2CO3溶液中：Na2C

23、O3H2OCO2=2NaHCO3，生成的NaHCO3溶解度比Na2CO3溶解度小而有结晶析出。5在一定条件下，下列物质不能和SiO2反应的是()焦炭纯碱碳酸钙氢氟酸硝酸氢氧化钾氧化钙氟气A BC D解析：选D二氧化硅是酸性氧化物，可与碱及碱性氧化物反应，、能反应；二氧化硅与纯碱(或碳酸钙)在高温下能发生反应，、能反应；二氧化硅在高温下还能与焦炭发生置换反应，能反应；二氧化硅作为一种特殊的氧化物还能与氟气、氢氟酸反应，、能反应；二氧化硅与硝酸不反应，不能反应。6关于工业制金刚砂的反应：SiO23CSiC2CO，下列说法正确的是()ASiO2是氧化剂，C为还原剂B碳的还原性比硅强C氧化剂和还原剂的

24、物质的量之比为21D1 mol SiO2参与反应时，转移电子4 mol解析：选D由价态变化知该反应是单质碳自身的氧化还原反应，作为氧化剂和还原剂的碳的物质的量之比为12，故选D。7现有硅酸钠、石灰石、二氧化硅三种白色粉末，只用一种试剂就可以将它们鉴别开，该试剂是()A纯水 B盐酸C硝酸银溶液 D碳酸钠溶液解析：选BA项，硅酸钠、石灰石、二氧化硅中后两种难溶于水，不能鉴别；硅酸钠溶液与盐酸反应会出现白色胶状沉淀，后两种与盐酸反应分别出现气泡和无明显现象，可以鉴别；硅酸钠溶于硝酸银溶液且反应生成白色沉淀，其余难溶，不能鉴别；加入碳酸钠溶液后，硅酸钠溶解，其余难溶，不能鉴别。8下图是利用二氧化硅制备

25、硅及其化合物的流程，下列说法正确的是()ASiO2属于两性氧化物B酸性：H2SiO3H2CO3C硅胶吸水后可重复再生D图中所示转化反应都是氧化还原反应解析：选CSiO2是酸性氧化物；酸性：H2CO3H2SiO3；图中有的转化反应不是氧化还原反应，如SiO2与NaOH溶液的反应。9如何用所提供的试剂和方法除去各混合物粉末中的杂质(括号内为杂质)？将所选答案的编号填入表中相应的空格内(如果不需补加试剂，则对应答案栏可空着)。可供选择的试剂：A盐酸 BNaOH溶液CO2DH2OECO2可供选择的操作：分液加热过滤结晶序号粉末状混合物所加试剂主要操作(1)SiO2(CaCO3)(2)CaCO3(SiO

26、2)(3)NaCl(SiO2)(4)SiO2(Fe2O3)(5)SiO2(H2SiO3)(6)SiO2(Na2SO4)解析：(1)SiO2除了溶于氢氟酸外不溶于其他酸，而CaCO3溶于盐酸。(2)SiO2能溶于NaOH溶液而CaCO3不溶于NaOH溶液。(3)NaCl溶于水而SiO2不溶于水。(4)SiO2不溶于盐酸而Fe2O3能溶于盐酸。(5)H2SiO3受热分解生成SiO2，H2SiO3SiO2H2O。(6)SiO2不溶于水而Na2SiO3溶于水。答案：(1)A(2)B(3)D、(4)A(5)不加试剂(6)D10A、B、C、D、E代表单质或化合物，它们之间的相互关系如图所示，A为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质，其晶体结构与金刚石相似。请填空：(1)形成单质A的原子结构示意图为_，它的最高价为_。(2)B的化学式(分子式)为_，B和碳反应生成A和E的化学方程式是_。(3)C的化学式(分子式)为_，D的化学式(分子式)为_。解析：由A为地壳中含量仅次于氧的非金属单质，推知A为硅单质。根据“”，“”，“”推知B为SiO2，C为CaSiO3，D为Na2SiO3。答案：(1)4(2)SiO2SiO22CSi2CO(3)CaSiO3Na2SiO3第 - 18 - 页