2022-2023學年高中化學 第四章 非金屬及其化合物 第一節(jié) 第1課時《二氧化硅和硅酸》知識點歸納及例題解析 新人教版必修1

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1、2022-2023學年高中化學 第四章 非金屬及其化合物 第一節(jié) 第1課時《二氧化硅和硅酸》知識點歸納及例題解析 新人教版必修1 [學習目標定位]　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.了解二氧化硅的結構、性質和用途。3.了解硅酸的制備、性質和應用。 一　二氧化硅 1.硅元素在地殼中的含量是26.3%，僅次于氧。硅元素在自然界中主要以氧化物及硅酸鹽的形式存在，原因是硅是一種親氧元素。 2.硅的氧化物為二氧化硅，俗名為硅石，天然二氧化硅分為結晶形(如方石類、水晶等)和無定形(如硅藻土)。根據(jù)日常生活中的實例描述二氧化硅的物理性質：堅硬固體、不溶于水、熔點高。

2、 3.列表比較二氧化碳和二氧化硅的性質。 CO2 SiO2 物理性質 氣體，熔、沸點低，易溶于水 固體，熔、沸點高，硬度大，不溶于水 與堿性氧化物反應 CaO＋CO2===CaCO3 CaO＋SiO2CaSiO3 與堿液反應 2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O 與H2O反應 CO2＋H2OH2CO3 不與水反應 與酸反應 不反應 只與HF反應：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O 相同點 都是酸性氧化物(酸酐)，與堿反應生成鹽和水 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 歸納總

3、結 二氧化硅的結構與性質 (1)二氧化硅與二氧化碳的物理性質差異較大的原因是物質晶體結構不同。 二氧化硅晶體結構如圖： 二氧化硅晶體是由Si原子和O原子按1∶2的比例所組成的立體網(wǎng)狀結構的晶體。 (2)二氧化硅的化學性質有穩(wěn)定性強，與水、一般酸不反應，能與氫氟酸反應，能與堿、堿性氧化物反應。 1.下列敘述中，正確的是(　　) A.自然界中存在大量的單質硅 B.石英、水晶、硅石的主要成分都是二氧化硅 C.二氧化硅的化學性質活潑，能跟酸或堿溶液發(fā)生化學反應 D.自然界中硅元素都存在于石英中 答案　B 解析　自然界中硅元素含量很高，但都以化合態(tài)形式存在，A項錯誤；硅元

4、素是親氧元素，主要以氧化物和硅酸鹽的形式存在，D項錯誤；二氧化硅的性質穩(wěn)定，C項錯誤。 2.由MgO、Al2O3、SiO2、Fe2O3組成的混合粉末?，F(xiàn)取兩份該混合粉末試樣進行實驗。 (1)將一份混合粉末溶于過量的鹽酸，得到沉淀X和濾液Y，沉淀X為________，濾液Y中含有的陽離子主要是______________，向濾液Y中加入過量NaOH溶液，得到的沉淀是____________________。 (2)將另一份混合粉末溶于過量NaOH溶液，發(fā)生反應的離子方程式為_________________。 答案　(1)SiO2　Al3＋、Mg2＋、Fe3＋、H＋　Mg(OH)2、Fe

5、(OH)3　(2)SiO2＋2OH－===SiO＋H2O、 Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O 二　硅酸 1.硅酸的制備：按表中實驗操作要求完成實驗，并將觀察到的實驗現(xiàn)象及有關結論填入表中： 實驗操作 實驗現(xiàn)象 實驗結論 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 2.寫出上述實驗中反應的化學方程式。 (1)Na2SiO3溶液與鹽酸反應：Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3↓＋2NaCl。 (2)將CO2通入Na2SiO3溶液中：

6、Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3。 歸納總結 硅酸的性質 (1)實驗室制取硅酸的方法是可溶性硅酸鹽與酸反應。 (2)硅酸的性質：①具有酸性，酸性比碳酸弱；②受熱易分解。 (3)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(jīng)干燥脫水得到硅膠(或硅酸干凝膠)，具有較強的吸水性，常用作干燥劑及催化劑載體。 3.在既能溶解Al(OH)3又能溶解SiO2的無色溶液中，能大量共存的是(　　) A.Na＋、Al3＋、NO、Cl－ B.K＋、Na＋、Cl－、SiO C.Fe2＋、K＋、SO、Cl－ D.Na＋、HCO、K＋、NO 答案　

7、B 解析　符合題干要求的應是強堿性且無色的溶液，Al3＋、HCO能與堿反應，F(xiàn)e2＋有色且可與堿反應。 4.下列反應不能一步完成的是(　　) A.SiO2―→Na2SiO3 B.SiO2―→H2SiO3 C.SiO2―→CaSiO3 D.H2SiO3―→SiO2 答案　B 解析　二氧化硅可與氫氧化鈉直接反應生成硅酸鈉；氧化鈣可與二氧化硅在高溫下反應生成硅酸鈣；硅酸可直接加熱分解生成二氧化硅，故只有B符合題意。 1.華裔科學家高錕因“在光學通信領域光在光導纖維中傳輸?shù)难芯糠矫嫠〉玫拈_創(chuàng)性成就”獲得了諾貝爾物理學獎。光導纖維的主要成分是(　　) A.Si B

8、.SiO2 C.Na2SiO3 D.SiCl4 答案　B 解析　光導纖維的主要成分為SiO2。 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，但不能與任何酸反應 B.二氧化硅分子由1個硅原子和2個氧原子構成 C.硅酸的酸性比碳酸的酸性強，且硅酸不溶于水 D.CO2與SiO2均具有氧化性，可作氧化劑 答案　D 解析　SiO2可以跟氫氟酸反應，反應的化學方程式為SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O，A不正確；二氧化硅中不存在SiO2分子，B項不正確；硅酸的酸性比碳酸弱，且不溶于水，C不正確。 3.能證明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的實驗事實是(　　

9、) A.CO2是氣體，SiO2是固體 B.二氧化硅的熔點比二氧化碳高 C.根據(jù)反應SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑，可推知硅酸的酸性比碳酸的酸性強 D.CO2通入Na2SiO3稀溶液中析出硅酸沉淀，所生成的H2SiO3逐漸聚合而形成硅酸溶膠 答案　D 解析　酸性強弱與這種酸的氧化物的狀態(tài)和物理性質無關，A、B均不正確；C項反應只有在高溫條件下才能進行，由于CO2是氣體，生成后脫離反應體系使反應得以繼續(xù)進行，但這不能說明硅酸的酸性比碳酸的酸性強；D項屬于較強的酸制取較弱的酸，能夠證明硅酸的酸性弱于碳酸的酸性。 4.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

10、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 答案　A 解析?、佟ⅱ垌椫腥芤撼蕢A性，不能與光滑的玻璃反應，但能與磨口玻璃裸露的SiO2反應，生成的硅酸鈉溶液是一種礦物膠，具有良好的黏結性，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。 5.下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.硅膠吸水后可重復再生 D.圖中所示轉化反應都是氧化還原反應 答案　C 解析　SiO2是酸性氧化物；酸性：H2CO

11、3＞H2SiO3；圖中有的轉化反應不是氧化還原反應，如SiO2與NaOH溶液的反應。 6.硅膠和石英的主要成分都是SiO2，前者是結構疏松的SiO2，后者是結構致密的SiO2。二者成分相同，結構不同，化學性質相同，物理性質上表現(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，試寫出每步反應的化學方程式(是離子反應的，寫出離子方程式)。 (1)用NaOH(aq)溶解石英：__________________________________。 (2)過濾，向濾液中加入鹽酸，至沉淀不再產(chǎn)生： _______________________________________________

12、_________________________ ________________________________________________________________________。 (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：________________。 答案　(1)2OH－＋SiO2===SiO＋H2O (2)SiO＋2H＋===H2SiO3↓ (3)H2SiO3H2O↑＋SiO2　干燥劑(或“催化劑載體”) 解析　(1)石英的主要成分是酸性氧化物SiO2，與堿反應生成鹽和水：2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O。(2)過濾，除去石英中的雜質，得濾液為Na2SiO3(aq)，硅酸是弱酸，Na2SiO3與鹽酸發(fā)生復分解反應：Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓。(3)微熱，濃縮H2SiO3(aq)，H2SiO3聚合為膠體，加熱硅酸溶膠脫水，生成多孔硅膠：H2SiO3H2O↑＋SiO2。硅膠的制備過程： 石英(SiO2)Na2SiO3H2SiO3硅膠。硅膠的主要用途有兩種：作干燥劑或作催化劑的載體。