★高中化学必1精品教案§4-1（1）
第四章 非金属及其化合物
{dy}节 无机非金属材料的主角——硅
{dy}课时 二氧化硅和硅酸
【复习巩固】
1.在已发现的一百多种元素中，除稀有元素外，非金属元素只有十多种，它们大都位于元素周期表的右上部 。地壳中含量最多的前两种元素是 氧 和 硅 ，它们构成了地壳的基本骨架。硅在地壳中的含量为 26.3%。硅的 氧化物 及 硅酸盐 构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤，约占地壳质量的 90% 以上。在无机非金属材料中， 硅 一直扮演着主要的角色。
2.画出碳和硅的原子结构示意图. 、 ，
其原子既不易 失电子 也不易 得电子 。
3.完成下列化学方程式:
(1)碳在氧气中燃烧 C ＋ O2 ===CO2 ；
(2)CO2与烧碱溶液反应 CO2 ＋2NaOH === Na2SiO3 ＋H2O 。
4.硅是一种亲 氧 元素，主要以熔点很高的 氧化物及硅酸盐 的形式存在。而碳在地壳中主要形成 石灰岩和碳酸盐 等矿物。
【探求新知】
一、二氧化硅
1.存在
地球上存在的二氧化硅叫 硅石 ，约占地壳总质量的 12% ；其存在形态有
结晶形 和 无定形 两大类。
2.结构
(1)SiO2晶体的基本结构单元呈 正四面体 形，每个Si原子周围结合 4 个O，每个O原子跟 2 个Si相结合，Si与O
原 原子按 1 ：2 的比例组成的立体网状结构的晶体。
(2)石英晶体是结晶的 二氧化硅 ，石英中无色透明的晶体叫 水晶 ，具有彩色环带状或层状的称为 玛瑙 ，沙子中含有小粒的 石英 晶体。
3.物理性质：SiO2 不 溶于水，熔点 很高 ，硬度 很大 。
4.化学性质
(1)不活泼性：常温下，与水不反应，氢氟酸是惟一可以与之反应的酸，化学方程式：
SiO2 + 4HF === SiF4 ↑＋2H2O 。
玻璃中含SiO2，所以可以用 HF 来雕刻玻璃，氢氟酸可用 塑料 瓶盛装。
(2)具有 酸 性氧化物的通性：
①与生石灰反应： SiO2 ＋ CaO ==CaSiO3 。
②与烧碱溶液反应： SiO2 ＋ 2NaOH === Na2SiO3 ＋H2O 。
盛装NaOH溶液的试剂瓶用 橡胶 塞而不用玻璃塞的原因：因为NaOH 溶液腐蚀玻璃磨口，NaOH与玻璃中的SiO2 反应，生成的Na2SiO3 是一种矿物胶，能将瓶塞粘在瓶口上 难以开启 。（未被磨砂的玻璃在常温下不易被强碱腐蚀）
(3)弱氧化性：
2C+SiO2 ==Si ＋2CO 。(工业上用该反应制取粗硅)
5.用途
(1)沙子是基本的 建筑 材料。
(2) 纯净的SiO2 是现代光学和光纤制品的基本原料。
(3) 石英、和 玛瑙 制作饰物和工艺品。
【跟踪练习】
1.地壳中含量{dy}和第二的两种元素所形成的化合物不具有的性质是（ B ）
A.熔点很高 B.与水反应生成对应的酸
C.可与烧碱反应生成盐 D.坚硬
2.下列物质中,不能用玻璃瓶来盛装的是 ( C )
A.烧碱溶液 B.浓硫酸 C.氢氟酸 D.碳酸纳溶液
3.要除去SiO2中混有的少量CaO杂质，最适宜的试剂是（B）
A.纯碱溶液 B.盐酸 C.硫酸 D.苛性钠溶液
4.下列物质中,主要成分不是SiO2的是（A）
A.金刚砂 B.玛瑙 C.水晶 D.石英
二、硅酸
1.硅酸的性质
(1)是一种很弱的酸,酸性:H2SiO3 < (填“﹥”“﹤”)H2CO3。
(2)不稳定（比H2CO3稳定）受热易分解： H2SiO3 ==SiO2 + H2O
(3)硅酸在水中的溶解度 很小 。
2.硅酸的制备
【实验4—1】
（1）硅酸的酸酐为 SiO2 ，因其不溶于水也不与水反应，所以不能直接用SiO2制备硅酸。
（2）可通过 可溶性的硅酸盐与其它酸反应 制得，所生成的H2SiO3易聚合形成 胶体溶液——硅酸溶胶 ； 硅酸浓度较大时则 形成软而透明的、胶冻状硅酸凝胶；硅酸凝胶干燥脱水——硅酸干凝胶，又称为 硅胶 ，吸附水分能力强，常用作 实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂 ，也用作 催化剂 的载体。
Na2SiO3溶液与盐酸和反应的化学方程式： NaSiO3 ＋2HCl === H2SiO3 ＋ 2NaCl ；
Na2SiO3溶液与CO2反应的化学方程式： Na2SiO3 ＋CO2 ===Na2CO3 ＋H2SiO3↓；
【跟踪练习】
1.能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是-----------------------------------------------------------------------（ B ）
A.CO2溶于水形成碳酸，SiO2难溶于水。 B.CO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀
C.SiO2常温下是固体，CO2常温下是气体
D.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
2.下列物质的变化，不能通过一步化学反应完成的是------------------------------------------------------------------（ D ）
A.CO2→H2CO3 B.SiO2→Na2SiO3 C.Na2O2→Na2CO3 D.SiO2→H2SiO3
【课后作业】
1.下列物质中能与SiO2起化学反应的是------------------------------------------------------------------------------------（ C ）
①浓H2SO4 ②H2O ③盐酸 ④HF ⑤ KOH溶液 ⑥氧化钙
A.①②⑥ B.②④ C.④⑤⑥ D.③④⑤⑥
2.下列除去杂质可用加热法的是-----------------------------------------------------------------------------------------------( A )
A.除去Na2CO3 固体中的NaHCO3 B.除去MnO2固体中的KMnO4
C.除去SiO2固体中的Na2SiO3 D.除去SiO2固体中的CaCO3
3.下列离子方程式，书写不正确的是-----------------------------------------------------------------------------------------( B )
A.大理石与盐酸反应：CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O
B.水玻璃中加入稀H2SO4：Na2SiO3+2H+=H2SiO3↓+2Na+
C.硅酸酐与苛性钠溶液反应：SiO2+2OH-=SiO32－+H2O
D.澄清石灰水中通入过量CO2的总反应：CO2+OH-=HCO3－
4.下列溶液中，能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛放的是----------------------------------------------------------------------( A )
A.浓H2SO4 B.水玻璃 C.氢氟酸 D.苛性钾溶液
5.工业上用碳还原SiO2制取单质硅时会发生如下副反应：SiO2+3C=SiC+2CO 该反应中氧化剂与还原剂的质量比为-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------（ C ）
A.36∶60 B.60∶36 C.1∶2 D.1∶3
6.已知硅能与NaOH溶液反应生成硅酸钠和H2，有一铝、铁、硅组成的合金，取等量的两份合金分别与足量的盐酸和NaOH溶液反应，结果收集到等体积的气体，此合金中铝、铁、硅的质量比为-----------------------------------（BD）
A.27∶56∶28 B.3∶4∶1 C.1∶2∶1 D.27∶4∶1
7.下列说法正确的是-----------------------------------------------------------------------------------------------------------（D）
A. SiO2是硅酸的酸酐，SiO2溶于水显酸性，将SiO2固体溶于水即得硅酸胶体
B. .碳酸的酸性弱于硅酸的酸性，CO2通入Na2SiO3溶液中可得硅酸
C.已知高温下CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2 ↑,故硅酸的酸性比碳酸强
D. CO2是碳酸的酸酐，将CO2气体溶于水即是碳酸溶液
8.除去下列粉末中的杂质（括号内为杂质）。填上选用的试剂和操作方法：
试剂：A盐酸 B.烧碱溶液 C.氧气 D.水 E.CO2 F.不用任何试剂
操作：①加热燃烧②加热熔化③高温灼烧④过滤⑤干馏⑥结晶
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粉末 |
试剂 |
操作 |
|
SiO2（CaO） |
A |
④ |
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SiO2（Si） |
C |
① |
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NaCl（H2SiO3） |
D |
④⑥ |
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SiO2（H2SiO3） |
F |
③ |
19.A是一种xx透明晶体，B是一种常见的无色无味的气体，可使澄清石灰水变浑浊。A虽不能溶于强酸，但却能溶于氢氟酸，并生成气体C，A和烧碱溶液反应生成D的水溶液，当气体B通入D的水溶液中，能生成白色胶状沉淀E，E加热后重新生成A。
（1）写出化学式A SiO2 、B CO2 、C HF 、D Na2SiO3、E H2SiO3。
（2）写出有关反应的化学方程式。
CO2 ＋ Ca(OH)2 ===CaCO3↓ ＋H2O
SiO2 ＋4HF === SiF4 ↑＋2H2O
SiO2 ＋2NaOH === Na2SiO3 ＋H2O
Na2SiO3＋CO2 + H2O === Na2CO3＋H2SiO3 ↓
H2SiO3 ==SiO2 ＋H2O
