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1了解硅在自然界中的存在形式。2.了解二氧化硅的结构、性质和用途。3.了解硅酸的制备、性质和应用。知识点 二氧化硅学生预习区1硅元素的存在2二氧化硅(1)存在SiO2 存在形态有 结晶 形和无定形两大类，统称硅石。石英、1 水晶、玛瑙、沙子、光导纤维的主要成分均是 SiO2。2 (2)结构SiO2 晶体是 四面体 空间网状结构，每个 Si 周围结合 43 4 个 O，每个 O 周围有 2 个 Si，Si O 12。5 6 (3)物理性质熔点： 高；硬度： 大；溶解性： 不溶于水。7 8 9 (4)化学性质(5)用途沙子是基本的建筑材料。纯
2、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。14 石英和玛瑙用来制作饰物和工艺品。实验室中使用的石英坩埚。1SiO2既能与氢氟酸反 应，又能与 NaOH 溶液反应，能否说SiO2是两性氧化物？提示：尽管 SiO2能与 氢氟酸反应，但 SiF4不属于 盐，只能和NaOH、KOH 等强碱反 应生成盐和水，所以 SiO2只是酸性氧化物而不是两性氧化物。2实验室中盛放碱液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？提示：玻璃中含有 SiO2，SiO2与碱反应生成具有黏合作用的硅酸盐，使瓶口和瓶塞黏结在一起而难以开启。教师点拨区CO2 与 SiO2 的比较对点即时练1下列关于 SiO2 和
3、 CO2 的叙述中正确的是( )A两者都是酸性氧化物，故都不与酸反应B两者都可以与 NaOH 溶液反应C CO2 的熔、沸点比 SiO2 高D两者都能与水反应生成对应的酸答案 B解析 A 项，SiO 2可与氢氟酸发生反应， 错误；B 项，二者都是酸性氧化物，均可与 NaOH 溶液反应生成盐和水，正确； C 项，SiO 2的熔、沸点比 CO2的高， 错误 ；D 项，SiO 2与水不发 生反应，错误。2下列说法中正确的是 ( )ASiO 2 分子是由一个硅原子和两个氧原子构成的B盛放 NaOH 溶液的试剂瓶不能使用玻璃塞，是因为玻璃中含有 SiO2， SiO2 能与 NaOH 溶液反应C C 和
4、Si 属于同一主族，所以 CO2 和 SiO2 性质相似D因为 SiO2 不能与水反应生成酸，所以 SiO2 不属于酸性氧化物答案 B解析 A 中，SiO 2中不存在分子；C 中，CO 2和 SiO2的物理性质差异很大，如它们的状态、熔沸点等；D 中， SiO2属于酸性氧化物。方法规律二氧化硅的特性(1)SiO2是 H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接将它与水作用制备 H2SiO3。(2)非金属氧化物的熔、沸点一般较低，但 SiO2的熔、沸点却很高。(3)酸性氧化物一般不与酸作用，但 SiO2却能与 氢氟酸作用：SiO24HF= =SiF4 2H2O。知识点 硅酸学生预习区1物理性质颜色
5、： 白色；状态：胶状；溶解性： 难溶于水。1 2 2制备3存在及用途浓度小硅酸溶胶，浓度大硅酸凝胶，其中，硅酸凝胶干燥脱水得到硅酸干凝胶，称为“ 硅胶” ，具有强的 吸水性，常1 2 用作 干燥剂或催化剂的载体。3 由 SiO2如何来制取 H2SiO3？用化学方程式表示。提示：SiO 2 Na2SiO3 H2SiO3 NaOH HCl SiO22NaOH =Na2SiO3H 2O；Na2SiO32HCl= =2NaClH 2SiO3教师点拨区1硅酸的弱酸性向 Na2SiO3 溶液中通入 CO2 气体，有白色胶状沉淀生成，化学方程式：Na 2SiO3H 2OCO 2=Na2CO3H 2SiO3。
6、结论(酸性)：H 2SiO3H2SiO3B SiO2Na 2CO3 Na2SiO3CO 2，说明酸性：= = = = =高 温 H2SiO3H2CO3C在复分解反应中必须是酸性强的生成酸性弱的D已知酸性：H 2CO3HClOHCO ，则 3CO2 H2O2NaClO= =Na2CO32HClO答案 A解析 由于 H2CO3能与盐反应生成 H2SiO3，则说明 H2CO3酸性大于 H2SiO3，A 正确；在 B 项中，由于在高温中反应，CO 2作为气体挥发，不能 说明酸性强弱；在 C 项中，H2SCuSO 4=CuSH 2SO4，此反应为弱酸生成 强酸；在 D 项中由 HClOHCO ，产物 应
7、为 NaHCO3。 32将过量的 CO2 分别通入：CaCl 2 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答案 B解析 CO 2溶于水：CO 2H 2OH2CO3，H2CO3的酸性比盐酸弱，而比硅酸强。根据酸与盐反应的规律， CO2通入 CaCl2溶液无明显现象；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，Ca(OH)2CO 2=CaCO3H 2O，CaCO3H 2OCO 2=Ca(HCO3)2，最终生成 Ca(HCO3)2而无沉淀； 过量
8、CO2通入饱 和 Na2CO3溶液中：Na2CO3H 2OCO 2=2NaHCO3，生成的 NaHCO3溶解度比Na2CO3溶解度小而结晶析出，故选 B。方法规律强酸制弱酸原理强酸可与弱酸盐反应生成相应的弱酸和强酸盐，而弱酸不与强酸盐反应。如：2CH3COONaH 2SO4=2CH3COOHNa 2SO4；2CH3COOHNa 2CO3=2CH3COONaH 2OCO 2；Na2SiO3CO 2H 2O=Na2CO3H 2SiO3；CaCl2 CO2H 2O 不反应。本课归纳总结1.石英、沙子、玛瑙、光导纤维的主要成分均是 SiO2。2必记的四个化学反应：(1)SiO2CaO CaSiO3；=
9、 = = = =高 温 (2)SiO22NaOH= =Na2SiO3H 2O；(3)SiO24HF= =SiF42H 2O；(4)Na2SiO32CO 2(过量) 2H 2O=H2SiO32NaHCO 3。3硅酸凝胶干燥脱水后，得到硅胶，常用作干燥剂和催化剂的载体。A 篇 知识对点训练 知识点 1 二氧化硅1下列关于 SiO2 和 CO2 的说法中不正确的是( )ACO 2 和 SiO2 都能与碱及碱性氧化物反应B CO2 和 SiO2 都能与水反应生成相应的酸C CO2 和 SiO2 都能与焦炭反应生成 CODSiO 2 可用于制光导纤维，干冰可用于人工降雨答案 B解析 CO 2和 SiO2
10、是酸性氧化物，都能与碱及碱性氧化物反应，A 正确；CO 2能与水反应生成碳酸，但 SiO2不能与水反应生成相应的酸，B 错误 ；CO2和 SiO2在一定条件下，都能与焦炭反 应生成 CO，B正确；SiO 2可用于制光导纤维，干冰可用于人工降雨，D 正确。2不能与 SiO2 发生反应的物质是 ( )A烧碱溶液 B氧化钙C浓硝酸 D焦炭答案 C解析 除 HF 外 SiO2不与其他酸反应。3登陆器“凤凰”将携带第一个“火星书库”上火星。 “凤凰”上携带有一张名为“火星幻想”的数字化光盘，该光盘由二氧化硅玻璃材料制成，在火星表面可维持 500 年寿命。下列关于选用二氧化硅材料制作光盘的理由叙述不正确的
11、是( )A二氧化硅难溶于水，不易被水侵蚀B二氧化硅的性质稳定，一般不易被酸、碱腐蚀C二氧化硅的熔点较高，受热不易熔化D二氧化硅是一种良好的绝缘体，即使在高温时也不导电答案 B解析 SiO 2可以被酸、碱腐 蚀，例如：SiO24HF= =SiF4 2H2OSiO22NaOH =Na2SiO3H 2O所以 B 不正确。4下列药品可用带玻璃塞的试剂瓶存放的是( )A盐酸 B氢氟酸C NaOH 溶液 DNa 2SiO3 溶液答案 A解析 Na 2SiO3是一种矿物胶，能把玻璃塞和瓶口黏合在一起不易打开；NaOH 能与玻璃中的 SiO2反应生成 Na2SiO3，故也不能用玻璃塞试剂瓶存放；氢氟酸腐蚀玻璃
12、，通常保存在塑料瓶中。5SiO2 是一种酸性氧化物，下列反应的化学方程式中不正确的是( )ASiO 2 2NaOH=Na2SiO3H 2OB SiO2CaO CaSiO3= = = = =高 温 C SiO24HF =SiF42H 2ODSiO 2 4HCl=SiCl42H 2O答案 D解析 SiO 2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。知识点 2 硅酸6可用来制取硅酸的反应是( )A硅酸钙中加入稀硫酸B SiO2 加入沸水中C硅酸钙中加入稀硝酸DNa 2SiO3 溶液中加入盐酸答案 D解析 硅酸钙不溶于水，也不溶于酸，所以 A、C
13、错误；SiO 2不溶于水，也不能与沸水反应，所以 B 错误。7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用反应 Na2SiO32HCl= =2NaClH 2SiO3，制取硅酸是利用了强酸制弱酸的性质C因为硅酸难溶于水，所以它不能与 NaOH 溶液反应D干燥剂“硅胶”的主要化学成分是硅酸答案 B解析 SiO 2与水不发生化学反 应，不能用于制备硅酸，A 项错误；B 项 中的反应是利用了强酸制弱酸的性质，故 B 项正确；硅酸虽然难溶于水，但可与强碱溶液反应，生成硅酸盐，C 项错误；“硅胶”的主要成分为 SiO2，D 项错误 。8能证明碳酸的酸性比硅酸强的事实
14、是( )ACO 2 溶于水生成碳酸，SiO 2 不溶于水，也不能跟水直接反应生成硅酸B在高温条件下，SiO 2 和 Na2CO3 能发生反应：SiO 2Na 2CO3Na2SiO3CO 2= = = = =高 温 C SiO2 的熔点比 CO2 高DCO 2 通入 Na2SiO3 稀溶液中，生成白色胶状沉淀，所生成的 H2SiO3 逐渐聚合成硅酸溶胶答案 D解析 D 项中是较强的酸与较弱酸的盐溶液反应生成较强酸的盐和较弱酸的复分解反应，这也是该类复分解反应发生的条件；B 项是酸性氧化物与盐反应，而不是酸与盐反应，并且它是在高温下进行的熔融反应，由于 CO2气体逸出才使得此反应继续进行。9为确认
15、下面三种酸的酸性强弱：HClH 2CO3H2SiO3，某同学设计了如图所示的装置，通过一次实验即可达到目的。请回答下列问题：(1)锥形瓶中装有某可溶性正盐溶液， 该盐在分类上属于_(填 “碳酸盐” “硫酸盐”或“硅酸盐 ”)。(2)装置 B 中所盛的试剂为饱和 NaHCO3 溶液，其作用是_。(3)装置 C 中所盛的试剂是_(填“NaCl”“Na 2CO3”或“Na2SiO3”)溶液，C 中反应的离子方程式是_。答案 (1) 碳酸盐 (2)除去 CO2 中的 HCl 气体(3)Na2SiO3 SiO CO 2(少)H 2O=H2SiO3CO 或23 23SiO 2CO 2(过) 2H 2O=H
16、2SiO32HCO 23 3解析 由所给装置及 HCl、H2CO3、H2SiO3的性质可知，在装置A 中 应产生二氧化碳，所以锥形瓶中应装有碳酸 盐，产生的二氧化碳经过除杂(除去 挥发出的 HCl)，通入到硅酸钠 溶液中，得到硅酸沉淀，即可判断酸性 HClH2CO3H2SiO3。B 篇 综合提升训练10二氧化硅气凝胶是一种世界上最轻的固体，可以经受住 1 kg 炸药的爆炸威力。下列有关说法正确的是 ( )A利用二氧化硅气凝胶能够开发导电材料B激光照射二氧化硅气凝胶可产生丁达尔效应C计算机芯片的主要成分是二氧化硅D二氧化硅气凝胶能溶于水答案 B解析 二氧化硅不导电，A 错误；二氧化硅气凝胶属于胶
17、体，能产生丁达尔效应，B 正确； 计算机芯片的主要成分是单晶硅，C 错误；二氧化硅不溶于水，D 错误。11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，观察是否有气泡冒出B加入过量烧碱溶液，观察是否有固体溶解C加热至高温，观察是否有气体冒出，是否有硅酸钙生成D先加入过量盐酸搅拌，观察是否有不溶物剩余及气泡出现答案 D解析 SiO 2不溶于除氢 氟酸以外的任何酸，CaO、CaCO 3均可溶于盐酸，且 CaCO3溶于盐酸有气泡生成。12下表各组物质中，满足如图物质一步转化关系的选项是( )答案 A解析 C 不完全燃烧得到 CO，CO 继续燃烧生成 CO2，Mg 在CO2中燃
18、 烧 可得到 C，A 正确；B 项，SiO 2不能一步转化为H2SiO3，H2SiO3也不能一步 转化为 Si；C 项，Na 2CO3不能一步转化为Na；D 项，Mg(OH) 2不能一步转化为 Mg。13下列离子方程式中正确的是( )A澄清石灰水中通入过量二氧化碳：Ca2 2OH CO 2=CaCO3H 2OB硅酸钠溶液中通入足量二氧化碳：SiO CO 2H 2O=H2SiO3CO23 23C二氧化硅与烧碱溶液反应：SiO22OH =SiO H 2O23D硅酸与烧碱溶液中和：H OH =H2O答案 C解析 A 中通入过量的 CO2应生成碳酸氢钙 ，正确的离子方程式为 CO2 OH =HCO ；
19、B 中通入足量二氧化碳 ，正确的离子方 3程式为 SiO 2CO 22H 2O=H2SiO3 2HCO ；D 项中硅酸是23 3难溶于水的弱酸不能拆写成离子形式，离子方程式应为H2SiO32OH =SiO 2H 2O。2314.A、B、C 、D、E 代表单质或化合物，它们之间的相互转化关系如图所示。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)组成 A 单质的元素的最高化合价为 _。(2)B 的化学式为_，B 和碳反应生成 A 和 E 的化学方程式为_。(3)C 的化学式为_，D 的化学式为_。(4)若在 D 溶液中滴加盐酸现象为 _，写出反应的离子方程式_
20、。答案 (1) 4 价 (2)SiO 2 SiO 22C Si2CO= = = = =高 温 (3)CaSiO3 Na 2SiO3 (4) 生成白色胶状沉淀SiO 2H =H2SiO323解析 本题题眼“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” ，推知 A 为硅；根据框 图 B碳 Si E，B 既能与氧化钙反应又能与氢氧化钠反应，推知 B 为二氧化硅，进一步推知 C 为硅酸钙， D 为硅酸 钠，E 为一氧化碳。15已知 A 是一种装饰品的主要成分，根据下图转化关系，回答下列问题。(1)A 的用途_(任写一种)，B 是_， D 是_。(2)写出化学方程式：_。_。(
21、3)写出离子方程式：_。_。_。答案 (1) 制光导纤维 Na2SiO3 H2SiO3(2)Na 2CO3 SiO2 Na2SiO3CO 2 = = = = =高 温 H 2SiO3 SiO2H 2O= = = = = (3)CO 2H 2OSiO = CO H 2SiO323 23SiO 22OH = SiO H 2O23SiO 2H =H2SiO323解析 由 A 是一种装饰品的主要成分，与纯 碱反应， A 可能是SiO2，SiO2与纯碱反应生成 Na2SiO3和 CO2，二者在水中可反应生成H2SiO3，而 H2SiO3受热 分解又可生成 SiO2，所以 A 是 SiO2，B 是Na2SiO3，D 是 H2SiO3。
