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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。
SiO24HFSiF4↑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+2NaOHNa2 SiO3+H2O
温馨提示 因为S iO2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。a
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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。
SiO2CaO
温馨提示硅的亲氧性大常温下S iO2的化学性质稳定在加热的条件下 S iO2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。
SiO22C↑
SiO2与CO2的化学性质比较
5.二氧化硅的用途
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。
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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。
H2SiO3
3.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 S iO2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CO2 D 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 CaCO32HCl===CaCl2H2OCO2↑ B NaHCO3HCl===NaClH2OCO2↑
C Si4HF===SiF4↑2H2↑ D SiO24HF===SiF4↑2H2O
4.下列物质的变化不能通过一步化学反应完成的是( )
A CO2→H2CO3 B SiO2→Na2SiO3 C Na2O2→Na2CO3 D SiO2→H2SiO3a
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5.为确定HCl、 H2CO3、 H2SiO3的酸性强弱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a
(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)由此得到的结论是酸性______>______>______。
答案与解析
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