高中化学 第四章 第一节 无机非金属材料的主角-硅（第1课时）学案 新人教版必修1-新人教版高一必修1化学学案VIP免费

无机非金属材料的主角-硅（第1课时）【学习目标】1.了解二氧化硅的结构，掌握二氧化硅的性质和了解其用途。2.知道硅酸的制备方法、了解硅酸的性质和应用。【学习过程】一、二氧化硅1.存在：二氧化硅广泛存在于自然界中，与其他矿物共同构成了岩石，天然二氧化硅也叫硅石。砂子的主要成分就是二氧化硅，石英的主要成分也是二氧化硅，水晶是纯度较高的二氧化硅。2．结构：二氧化硅晶体是由Si原子和O原子按1∶2的比例所组成的立体网状结构的晶体，通常用SiO2来表示二氧化硅的组成。二氧化硅晶体基本单元是的正四面体结构（左图），若干个四面体通过氧原子连接，形成空间网状结构的SiO2晶体（右图）。3.物理性质：纯净的二氧化硅晶体呈无色，熔点高，硬度大，不溶于水，也不溶于其他一般的溶剂。温馨提示：二氧化硅与二氧化碳的物理性质差别很大，常温常压下二氧化碳是无色无味的气体，能溶于水，密度比空气大。4.化学性质：稳定性强，与水不反应，一般不与酸反应，能与氢氟酸反应，能与碱、碱性氧化物反应。（1）与氢氟酸反应：SiO2其它酸不反应，常温下与氢氟酸反应。SiO2＋4HF＝SiF4↑＋2H2O温馨提示：①氢氟酸能腐蚀玻璃这一特殊性质可应用于雕刻玻璃。②氢氟酸应保存在塑料瓶中，其有关反应在铅皿中进行。（2）与碱溶液反应：二氧化硅是酸性氧化物，常温时可以与碱溶液缓慢反应生成盐和水。SiO2+2NaOH＝Na2SiO3+H2O温馨提示：因为SiO2易与强碱溶液反应，生成硅酸钠使试剂瓶受腐蚀，同时生成的硅酸钠溶液是一种矿物胶，具有良好的粘结性，易使瓶塞粘在一起而难以开启，实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么要用橡皮塞而不用玻璃塞。（3）与碱性氧化物反应：二氧化硅在高温下可与碱性氧化物反应。SiO2＋CaOCaSiO3温馨提示：硅的亲氧性大，常温下SiO2的化学性质稳定；在加热的条件下，SiO2才能与碱性氧化物起反应。（4）与碳反应：二氧化硅中的硅为＋4价，具有弱的氧化性，如在高温时，二氧化硅中的硅可以被碳置换出来。SiO2＋2CSi＋2CO↑SiO2与CO2的化学性质比较化学反应CO2SiO2碱性氧化物CaO＋CO2CaCO3CaO＋SiO2CaSiO3碱液2NaOH＋CO2＝Na2CO3＋H2OSiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O盐Na2SiO3＋CO2＋H2O＝Na2CO3＋H2SiO3↓SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑碳C＋CO22CO2C＋SiO2Si＋2CO↑水CO2＋H2O＝H2CO3不与水化合酸不反应只与HF反应SiO2＋4HF＝SiF4↑＋H2O5.二氧化硅的用途：（1）石英可用于制作石英表和石英玻璃。（2）石英砂常用作制薄玻璃和建筑材料。（3）水晶常用来制造电子部件、光学仪器、工艺品和眼镜片等。（4）玛瑙用于制造精密仪器轴承、耐磨器皿和装饰品。（5）SiO2被用于制造高性能的现代通讯材料——光导纤维。二、硅酸1.制取：SiO2不溶于水，所以硅酸只能通过可溶性的硅酸盐与其他酸反应制得，制备原理为强酸制弱酸。实验操作实验现象实验结论溶液变为红色Na2SiO3溶液呈碱性溶液由红色变为无色，有白色胶状沉淀物生成硅酸为不溶于水的白色固体Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3↓＋2NaCl有白色胶状沉淀物生成硅酸的酸性比碳酸弱Na2SiO3＋CO2＋H2O＝Na2CO3＋H2SiO3↓2.性质：硅酸是一种比H2CO3还要弱的酸，结构复杂，常用H2SiO3表示，硅酸是一种白色胶状物质，不溶于水，在干燥的空气中易失水变成硅酸。硅酸在加热条件下会进一步失水得到二氧化硅。H2SiO3H2O+SiO23.用途：硅酸容易聚合形成硅酸溶胶，硅酸浓度较大时，则形成软而透明的、胶冻状的硅酸凝胶。硅酸凝胶经干燥脱水就形成硅酸干凝胶，称为“硅胶”。硅胶常用作食品等的干燥剂，也可用作催化剂的载体。【当堂检测】1.下列有关SiO2的叙述正确的是()A．SiO2不与任何酸反应B．玻璃中含有SiO2，所以不能用玻璃瓶盛装稀氢氧化钠溶液C．SiO2是酸性氧化物，能与NaOH反应D．SiO2能与水反应生成硅酸2.能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是()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．高温下SiO2与碳酸盐反应生成CO2D．CO2是气体，而SiO2是固体3.如图为刻蚀在玻璃上的精美的花纹图案，则该刻蚀过程中发生的主要化学反应为()A．CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑B．NaHCO3＋HCl==...