二氧化硅和硅酸
4-1-1二氧化硅和硅酸
●内容概述
本章是高中化学集中介绍非金属知识的首章，它是对初 中化学中的碳、氢、氧知识的总结，同时又以卤素为代 表介绍非金属的典型结构、性质、用途与制法，具有承 上启下的作用。 本章共分四节，分别讨论几种重要的非金属——硅、氯、 硫、氮及其化合物的重要性质，是无机化学的重要内容， 也是与生产、生活及新科技密切联系的内容，是考试中 考查其他理论知识的平台。每一部分都与现实生活联系 密切。
每个Si原子通过O原子与周围的4个Si原子连接着，
形成1个大的正四面体(虚线示型)：
●细品教材
1．存在
二氧化硅广泛存在于自然界中，天然二氧化硅称为硅石， 约占地壳质量的12%，其存在形态有结晶形和无定形两 种，石英晶体和水晶、玛瑙的主要成分都是二氧化硅。 空气中存在体积分数约为0.03%的二氧化碳，近年来空 气中二氧化碳的含量呈上升趋势，主要原因是人类在生 产活动中大量地消耗燃料和破坏森林植被，从而导致了 自然界的“温室效应”。
氢氟酸
SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O 而二氧化硅不能与过氧化
故氢氟酸不能盛放在玻 璃试剂瓶中
钠的反应
2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
二氧化硅
二氧化碳 用途：
用做灭火剂(但不能扑灭钠等金属燃烧引 起的火灾)；制纯碱、尿素；制汽水等 碳酸型饮料；干冰作制冷剂和人工降雨 剂；二氧化碳可用做温室中植物的“气 肥”(光合作用)
氯是典型的非金属元素，其特征性质是强氧化性，它能够氧化
除金、铂以外的绝大多数金属，能与水、碱等化合物发生反应， 可以将比它活泼性稍差的非金属从其盐或无氧酸中臵换出来。
硫和氮的氧化物、硫酸和硝酸、氨是生产和生活中重要
第1课时 二氧化硅和硅酸(知识点归纳及例题解析)
第1课时二氧化硅和硅酸[学习目标定位] 1.了解硅在自然界中的存在形式，硅酸盐产品的组成和重要用途。
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。
一二氧化硅1.硅元素在地壳中的含量是26.3%，仅次于氧。
硅元素在自然界中主要以氧化物及硅酸盐的形式存在，原因是硅是一种亲氧元素。
2.硅的氧化物为二氧化硅，俗名为硅石，天然二氧化硅分为结晶形(如方石类、水晶等)和无定形(如硅藻土)。
根据日常生活中的实例描述二氧化硅的物理性质：坚硬固体、不溶于水、熔点高。
3.列表比较二氧化碳和二氧化硅的性质。
CO2＋H2O H2CO3归纳总结二氧化硅的结构与性质(1)二氧化硅与二氧化碳的物理性质差异较大的原因是物质晶体结构不同。
二氧化硅晶体结构如图：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。
(2)二氧化硅的化学性质有稳定性强，与水、一般酸不反应，能与氢氟酸反应，能与碱、碱性氧化物反应。
1.下列叙述中，正确的是()A.自然界中存在大量的单质硅B.石英、水晶、硅石的主要成分都是二氧化硅C.二氧化硅的化学性质活泼，能跟酸或碱溶液发生化学反应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，但都以化合态形式存在，A项错误；硅元素是亲氧元素，主要以氧化物和硅酸盐的形式存在，D项错误；二氧化硅的性质稳定，C项错误。
2.由MgO、Al2O3、SiO2、Fe2O3组成的混合粉末。
现取两份该混合粉末试样进行实验。
(1)将一份混合粉末溶于过量的盐酸，得到沉淀X和滤液Y，沉淀X为________，滤液Y中含有的阳离子主要是______________，向滤液Y中加入过量NaOH溶液，得到的沉淀是____________________。
(2)将另一份混合粉末溶于过量NaOH溶液，发生反应的离子方程式为_________________。
答案(1)SiO2Al3＋、Mg2＋、Fe3＋、H＋Mg(OH)2、Fe(OH)3(2)SiO2＋2OH－===SiO2－3＋H2O、Al2O3＋2OH－===2AlO－2＋H2O二硅酸1.硅酸的制备：按表中实验操作要求完成实验，并将观察到的实验现象及有关结论填入表中：2.写出上述实验中反应的化学方程式。
二氧化硅和硅酸
（1）存在
水晶：无色透明
天
结晶形
然 （石英晶体）
SiO2
玛瑙：具有彩色环带或
层状
硅 石 无定形——硅藻土
（2）结构
[SiO4]四面体
二氧化硅中氧原子与硅原子个数比为2：1,用
SiO2来表示二氧化硅的组成,表示O与Si的原子个数比, 不是分子式是化学式。
水晶
下列说法错误的是（ CDE ）
A . SiO2 是二氧化硅的化学式； B . SiO2 晶体是由Si和O按1:2的比例所组成的立体网 状结构的晶体 ； C .[SiO4 ] 四面体只存在于二氧化硅晶体中； D . 沙子里含无定形二氧化硅； E . 石英就是水晶； F . SiO2 从古到今被人类广泛地应用着，是因为
水分蒸发后燃烧 水不能防火
水分蒸干后不燃烧 硅酸钠能防火
（2）硅酸钠化学性质
硅酸钠的化学性质相对稳定，不能燃烧， 不易被腐蚀，热稳定性好。
①与酸反应
Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3↓
②与盐反应
CaCl2 + Na2SiO3 = CaSiO3 ↓+ 2NaCl
③用途 可以作肥皂填料，还可以用做建筑、纸张的
A.还原剂
B.氧化剂 C.二者都不是
（2）反应 ②属于（ A、E ）， 反应③ 属于（ C、E ）。
A.化合反应 B.分解反应 C.置换反应
D.非氧化还原反应
E. 氧化还原反应
红(蓝)宝石： Al2O3晶体
钻石(金刚石)： 碳
的是（ D ）
A.CO2→H2CO3
B.SiO2→Na2SiO3
C.Na2O→Na2CO3 D.SiO2→H2SiO3
二氧化硅和硅酸
非金属及其化合物
非金属
构成地壳的骨架
空气的主 要元素
人 体 生 理 必 需 的 食 用 盐
氧、硅
氮、氧
SO2、NO2、CO NaCl
影响大气质量 的气态氧化物
第一节 无机非金属材料的主角——硅
硅的广泛存在
硅的化合物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。
第一节 无机非金属材料的主角——硅 硅和碳的原子结构 Si C
硅有晶体硅和无定形硅两种。
晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。 熔沸点很高、硬度很大（结构类似金刚石）、 是半导体。
导电性介于导体和绝缘体之间。
2、化学性质：常温下硅单质的化学性质不活泼 （1）常温下 只和F2 、HF、强碱反应
Si + 2F2 === SiF4 Si + 4 HF === SiF4 + 2H2 Si + 2NaOH + H2O ===Na2SiO3 + 2H2
Na2O· 2 SiO 3MgO· CaO· 4SiO2
三、硅酸盐
2. 硅酸盐组成表示
练习：如何用氧化物的形式表示下列硅酸盐 硅酸钠： Na2SiO3 石棉：CaMg3Si4O12 长石：KAlSi3O8
Na2O· 2 SiO 3MgO· CaO· 4SiO2 K2O· 2O3· Al 6SiO2
因为碱液会跟玻璃塞中的SiO2反应， 生成的硅酸盐会把试剂瓶和玻璃塞 粘连在一起。
SiO2 ＋ 2OH－= SiO32－ ＋H2O
一、二氧化硅（SiO2）
4、二氧化硅的化学性质
②高温下与碳单质反应：
高温
氧化产物是 CO而不是 CO2
SiO2+2C==Si+2CO↑ （弱氧化性） 工业上用此反应制备粗硅
高中化学人教版必修1：4.1.1 二氧化硅和硅酸含解析
授课提示：对应学生用书 119 页
[练基础]
1．下列物质的主要成分不是 SiO2 的是( ) A．石英 B．水晶 C．金刚砂 D．玛瑙 答案：C 2．下列反应不能一步完成的是( ) A．SiO2―→Na2SiO3 B．SiO2―→H2SiO3 C．SiO2―→CaSiO3 D．H2SiO3―→SiO2 解析：二氧化硅可与氢氧化钠直接反应生成硅酸钠；氧化钙可与二氧化硅在高温下反应 生成硅酸钙；硅酸可直接加热分解生成二氧化硅，故只有 B 符合题意。 答案：B 3．除去 SiO2 中混有少量生石灰和石灰石，有如下操作： ①加水溶解 ②加水煮沸 ③过滤 ④加稀盐酸 ⑤加稀 H2SO4，正确的操作顺序是 () A．①③ B．④③ C．⑤③ D．②③ 解析：加稀盐酸与 CaO、CaCO3 反应生成 CaCl2 溶液，然后过滤得到 SiO2 固体。注意不 能选用稀 H2SO4，因 CaSO4 微溶，不易分离出 SiO2。 答案：B 4．下列叙述正确的是( ) A．CO2 与 SiO2 都能跟 H2O 反应生成相应的酸 B．SiO2 与 CO2 都属于酸性氧化物，都不能与酸反应 C．SiO2 与 CO2(干冰)都能够与氢氧化钠溶液反应 D．水晶的主要成分是 SiC 解析：A 项，CO2 与水反应，SiO2 与水不反应，也不溶于水；B 项，SiO2 为酸性氧化物， 能与氢氟酸反应，但 CO2 不能与酸反应；D 项，SiC 俗称金刚砂。 答案：C 5．证明生石灰中既混有石英，又混有石灰石的正确方法是( )
-1-
A．加入过量的盐酸，观察是否有气泡冒出 B．加入过量的烧碱溶液，观察是否有固体溶解 C．加热至高温，观察是否有气泡冒出，是否有硅酸钙生成 D．先加过量的盐酸搅拌，观察是否有不溶物剩余及气泡出现；若有不溶物则滤出，投入 氢氧化钠溶液中看其是否溶解 解析：SiO2 不溶于除氢氟酸以外的任何酸，CaO、CaCO3 均可溶于盐酸，且 CaCO3 溶于 盐酸有气泡生成，SiO2 可以溶于 NaOH 溶液。 答案：D 6．下列关于硅酸的说法正确的是( ) A．硅酸可以通过 SiO2 和水的化合反应制得 B．用反应 Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3(胶体)制取硅酸是利用了可溶性酸制难溶性 酸的原理 C．硅酸难溶于水，不能与 NaOH 溶液反应 D．硅胶可用作袋装食品的干燥剂 解析：SiO2 不溶于水也不能与水反应生成硅酸，A 项错误；B 项中反应是利用了强酸制弱 酸的原理，B 项错误；硅酸虽难溶于水，但可与强碱溶液反应生成硅酸盐，C 项错误。 答案：D 7．下列关于碳酸(H2CO3)和硅酸(H2SiO3)的说法不正确的是( ) A．两者均为弱酸 B．两者均可使紫色石蕊试液变红色 C．CO2 气体通入 Na2SiO3 溶液中可以制得硅酸 D．两者受热时均可以分解 解析：硅酸不能使紫色石蕊试液变红，B 错误。因为 H2CO3 酸性强于 H2SiO3，故可以用 H2CO3 制备 H2SiO3：CO2＋H2O＋Na2SiO3===Na2CO3＋H2SiO3↓。 答案：B 8．下列说法正确的是( ) A．硅酸不溶于水，因此不与 NaOH 溶液反应
硅和二氧化硅的反应方式
硅和二氧化硅的反应方式硅和二氧化硅的反应方式1. 引言硅（Si）和二氧化硅（SiO2）是常见的化学元素和化合物，它们在日常生活和工业生产中起着重要的作用。
了解硅和二氧化硅的反应方式，能够帮助我们更好地理解它们的性质和应用。
本文将从深度和广度两个方面介绍硅和二氧化硅的反应方式，包括其与氧气、水、酸、碱等物质的相互作用。
2. 硅与氧气的反应硅与氧气的反应是指硅与氧气在高温下（约为1360℃）形成二氧化硅的过程，这个过程被称为燃烧或熔融。
硅燃烧的化学方程式如下：Si + O2 -> SiO2在这个反应中，硅原子（Si）和氧气分子（O2）发生化学反应，生成硅和氧的化合物——二氧化硅（SiO2）。
二氧化硅是一种广泛应用于玻璃制造、电子器件制造和建筑材料等领域的重要材料。
3. 二氧化硅的反应3.1 二氧化硅与水的反应二氧化硅与水反应是指二氧化硅与水分子发生化学反应形成硅酸的过程。
硅酸是一种弱酸，其化学方程式如下：SiO2 + 2H2O -> H4SiO4在这个反应中，二氧化硅与水反应生成硅酸（H4SiO4）。
硅酸是一种具有重要应用价值的物质，常用于水泥制造、陶瓷工艺和水处理等方面。
3.2 二氧化硅与酸的反应二氧化硅与酸反应是指二氧化硅与酸溶液接触时发生的化学反应。
这种反应过程产生硅酸盐和水等产物。
硅酸盐是一类化合物，这些化合物的结构中包含硅离子（Si4+）。
二氧化硅与酸反应的化学方程式如下：SiO2 + 2H+ -> H2SiO3在这个反应中，二氧化硅与酸反应生成硅酸（H2SiO3）。
硅酸盐的形成与有机化合物合成中的硅酮化反应密切相关，具有重要的应用价值。
3.3 二氧化硅与碱的反应二氧化硅与碱反应是指二氧化硅与碱溶液发生的化学反应，生成硅酸盐和水等产物。
这个反应过程与水玻璃的制备密切相关，是一种重要的工业应用。
二氧化硅与碱反应的化学方程式如下：SiO2 + 2NaOH -> Na2SiO3 + H2O在这个反应中，二氧化硅与碱反应生成硅酸钠（Na2SiO3）和水。
二氧化硅和硅酸课件
光纤
一、 二氧化硅（ SiO2 ）
水晶
1、存在:
结晶形（石英晶体） 水晶 无色透明 玛瑙 彩色环带或层状
硅石
无定形——硅藻土
玛瑙
SiO2是自然界中沙子、石英的主要成分。结 晶的二氧化硅叫石英；天然二氧化硅叫硅石。
2、结构
立体网状结 构决定了 SiO2具有优 良的物理和 化学性质
➢硅胶的用途：
干燥剂（吸水），
吸附剂（多孔），
催化剂的载体。
思考一下
如何用SiO2制取 H2SiO3 ？
SSiOiO2 2
Na2SiO3H2SiOH32SiO3
NaOH
酸
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．高温下SiO2与碳酸盐反应生成CO2 D．氯化氢通入可溶性碳酸盐溶液中放出气2CO3弱。
硅酸的性质
①弱酸性（酸性比碳酸弱）
②不稳定（比H2CO3稳定），受热易分解 H2SiO3 =∆= H2O + SiO2
➢生成的硅酸逐渐聚合而形成硅酸溶胶（能流动），
当硅酸的浓度较大时，就会形成硅酸凝胶（不能流 动），硅酸凝胶经过干燥脱水就形成硅胶。(硅胶的 基本成份是 mSiO2·nH2O)
每1个Si原子周围结合4个O原子，Si在中心,O在四个顶角。 同时每1个O原子周围结合2个Si原子相结合。 二氧化硅中氧原子与硅原子个数比为2：1，用SiO2来表示
3、二氧化硅的物理性质
根据SiO2的存在， SiO2有哪些物理 性质？（从水溶性、硬度、熔点考虑）
物理性质:__硬___度__大__、__熔__点__高__、__难__溶__于__水____ 化学稳定性:____通__常__条__件__下__，__很___稳__定____
二氧化硅和硅酸
(2)与碱反应： CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O ；
(3)与碱性氧化物反应： CO2＋CaO===CaCO3 。
学习·探究区
第1课时
探究点一 二氧化硅
1．硅元素在地壳中的含量是26.3%，仅次于 氧 。硅元素在自
本
然界中主要以 氧化物及硅酸盐的形式存在，原因是 硅是
课 栏
一种亲氧元素 。
开 关
解生成二氧化硅，故只有 B 符合题意。
学习·探究区
第1课时
1． 二氧化硅(SiO2)
SiO2 是一种“颇有个性”的氧化物。作为一种非金属氧化
物，它坚硬难溶；作为一种酸性氧化物，它不与水反应，
本
课
却易与氢氟酸反应。这些特性既是考查的重点，也是解题
栏
目 开
的依据，SiO2 是制作光导纤维的主要材料，是利用其对光
本 课
沉淀 X 为_S_i_O_2_，滤液 Y 中含有的阳离子主要是 Al3＋、
栏 目
_M__g_2＋__、__F_e_3_＋_、__H__＋_，向滤液 Y 中加入过量 NaOH 溶液，
开 关
得到的沉淀是_M__g_(_O_H__)_2、__F__e_(O__H_)_3__。
(2)将另一份混合粉末溶于过量 NaOH 溶液，发生反应的离
知识·回顾区
第1课时
2．碳元素的单质有金刚石、石墨、C60及无定形碳等。其中 金刚石、石墨、C60互为碳的 同素异形体 。
3．二氧化碳在常温下为无色无味的气体，密度比空气大，能
本
溶于水。具有酸性氧化物的通性，请用化学方程式表示下
课 栏
列反应：
目 开
(1)与水反应： CO2＋H2O H2CO3 ；
四、1、1 二氧化硅和硅酸
=
CaSiO3
3、与强碱反应：SiO2 + 2NaOH
= Na2SiO3 + H2O
问题探究
1．为什么实验室盛装NaOH溶液的试 剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？ 玻璃的成分中含有二氧化硅 SiO2+NaOH=Na2SiO3+H2O 注意：玻璃瓶 瓶塞和瓶口磨砂后，使SiO2 裸露，SiO2能 与NaOH反应，生成有粘性的Na2SiO3，使玻璃塞打不开 玻璃瓶 瓶壁光滑，常温下不与碱液反应，可用玻璃瓶盛 放碱液，但瓶塞应用橡胶塞或软木塞，不能用玻璃塞 (不能用磨口玻璃塞盛碱性溶液，如NaOH、KOH、Na2CO3、 Na2SiO3等溶液。)
2、硅酸（H2SiO3）
原硅酸H4SiO4失水生成硅酸 SiO2 是H4SiO4 、H2SiO3的酸酐
硅胶多孔，吸水性 强，可用作食品、 H4SiO4=H药品的干燥剂、或 2SiO3+H O 催化剂载体 2
硅酸是一种很弱的酸(酸性比碳酸还要弱)，溶解度很小.
（1）制法——可溶性硅酸盐与酸反应：
现象
4、硅酸盐组成的表示
用二氧化硅和金属氧化物的形式表示其组成。
Na2SiO3 Na2O•SiO2
高岭石
Al2（Si2O5）（OH）4
Al2O3 · 2· 2O 2SiO 2H
要领：两边原子个数守恒 顺序：活泼金属氧化物、较活泼金属氧化物、 二氧化硅、水
5、硅酸盐产品：玻璃、水泥、陶瓷
产品
用
HCl 可制得H2SiO3 H2CO3
，可证明H2SiO3 的酸性比
HCl
H2CO3
酸性强弱： HCl > H2CO3 > H2SiO3
（3）不稳定，受热易分解
二氧化硅和硅酸
光导纤维手术头灯
总结
一、二氧化硅： 1.二氧化硅的结构： 2.二氧化硅的化学性质： 3.二氧化硅的应用： 二、硅酸： 1.硅酸的性质： 2.硅酸的制取： 3.硅酸的应用：
作业
《世纪金榜》 第45页 学业达标训练
非金属及其化合物
二氧化硅和硅酸
宁晋四中 江庆平
硅在地壳中含量第二，硅的氧化物 及硅酸盐约占地壳质量的90%以上
硅的存在与分布
存在：没有游离态，只有化合态分布：自然界 中分布广泛，是构成矿物和岩石的基本元素。
从原子结构认识硅
从原子结构认识硅
C
碳是构成有机物 的主要元素
Si
硅是构成岩石和许 多矿物的主要元素
硅和碳一样,其原子既不易失去电子，也不易得到电子， 所以硅的化学性质不活泼,主要形成四价化合物．
地球上存在的天然二氧化硅称为（统称为）硅石
硅石 结晶形（石英）
无色透明 水晶
Hale Waihona Puke 无定形彩色环带或层状 玛瑙
天 然 水 晶
天然玛瑙
无用 开光 刀导 手纤 术维 做 现代通信用光缆 光 学 纤 维 胃 镜
二氧化硅和硅酸知识梳理
第四章非金属及其化合物第一节无机非金属材料的主角-----硅姓名:________ 班级:_________ 授课教师:__________ 授课日期:___________【学习目标】1、了解Si的存在形态和SiO2的结构2、掌握SiO2的性质，了解并会制备硅酸；3、通过硅胶、光纤、芯片等硅材料的发展历史，体会硅材料的崛起和广泛用途【学习重点和难点】二氧化硅的性质【知识梳理】硅在地壳中的含量为_______,仅次于_____,居第____位。
硅的_______和______构成了地壳中大部分的_______、________和________，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。
原子结构示意图：Si C硅原子和碳原子的最外层电子层均有___个电子，二者既相似又不同。
硅和碳一样，其原子既不易______电子又不易_____电子，主要形成_____的化合物。
____是构成有机物的主要元素，而____是构成岩石与许多矿物的基本元素。
与碳不同，硅是一种_______元素，在自然界中它总是与氧相互化合的。
一、二氧化硅1、SiO2的存在形态______：无色透明的石英晶体硅石（天然SiO2）结晶形（SiO2）______：具有彩色环带状或层状的石英晶体无定形SiO2：_________2、晶体结构：每1个Si原子周围结合____个O原子，____在中心,_____在四个顶角。
同时每1个O原子周围与____个Si原子相结合。
二氧化硅中氧原子与硅原子个数比为_______，用________来表示。
二氧化硅的组成,表示O与Si的原子个数比,不是分子式是化学式。
【思考与交流】根据SiO2的存在，SiO2有哪些物理性质？（从水溶性、硬度、熔点考虑）3、物理性质纯净的SiO2是无色透明的晶体，熔点、硬度，溶于水，不导电。
4、化学性质：SiO2的化学性质不活泼①酸性氧化物的通性SiO2是酸性氧化物，能与强碱、碱性氧化物及某些盐等反应，但不与反应。
二氧化硅制硅酸
二氧化硅制硅酸以《二氧化硅制硅酸》为标题，写一篇3000字的中文文章硅酸是一种重要的化学强酸，主要由水解法和氧化法制备，常由二氧化硅和硝酸以及一定的辅助物料合成。
目前，水解法制备硅酸的技术已发展较为成熟，而氧化法制备硅酸的技术仍在不断的发展之中。
本文将重点阐述使用二氧化硅制备硅酸的相关技术，帮助读者更好的理解制备硅酸的原理和核心技术思路。
首先，二氧化硅通过氧化法制备硅酸需要采用反应式SiO2+HNO3→SiO3H+NO，即将二氧化硅与硝酸反应，反应发生在室温下，反应进行的时候有大量的氮氧化物排放。
需要注意的是，在反应进行的时候要控制硝酸的浓度，以免使得反应产物太多，同时也要保证反应的速率，当二氧化硅的质量达到一定程度的时候，可以适当增加硝酸的浓度来保证反应的速率。
其次，当硅酸的溶解度达到一定程度之后，就可以开始矿物加成操作了。
一般情况下，矿物加成可以采用三种不同的辅助物料，包括氯化钙、氯化钠以及磷酸钙等，它们的主要作用是影响硅酸的析出，并且有利于促使酸中的硅离子析出，从而实现硅酸的浓缩和回收。
同时，经过上述操作之后，硅酸的结晶要经过一定的热处理过程，以达到全部结晶的效果，其中合理的热处理参数也会对结晶效果产生重要影响，热处理温度通常在150-160摄氏度之间，处理时间通常在4-6小时之间，时间和温度的变化会影响结晶的几率和细度。
最后，硅酸的结晶之后，需要放置一段时间才能完全结晶，而之后的硅酸就可以供应市场使用了，无论是用于水处理还是用于工业硅酸浴都可以使用。
总之，使用二氧化硅制备硅酸技术步骤要求严格，因此，在实际操作之前要对技术要求和流程充分了解，确保制备硅酸的质量和效率。
本文中所提到的二氧化硅制备硅酸的技术，只是其中的一小部分，也只是做出具体技术要求的一个大致过程，并不是所有的技术流程，因此，大家在实际操作的时候，要多加注意，以免发生安全事故。
4.1 二氧化硅和硅酸
课时跟踪检测（十九） 二氧化硅和硅酸1．下列物质中主要成分不是二氧化硅的是( )A ．干冰B ．水晶C ．玛瑙D ．硅石2．下列说法正确的是( ) A ．SiO 2能和水发生化合反应生成硅酸 B ．SiO 2是酸性氧化物，它不溶于任何酸 C ．SiO 2的俗名叫石英，能溶于水 D ．SiO 2又叫水晶，能溶于NaOH 溶液中3．下列不需要用到二氧化硅的是( )A ．光导纤维B ．半导体材料C ．石英钟表D ．普通玻璃4．熔融烧碱应选用的器皿是( )A ．石英坩埚B ．普通玻璃坩埚C ．生铁坩埚D ．陶瓷坩埚(含有SiO 2)5．下列说法不正确的是( )A ．因SiO 2不溶于水，故SiO 2不是酸性氧化物B ．在反应SiO 2＋2C=====高温Si ＋2CO↑中SiO 2作氧化剂 C ．SiO 2是一种空间立体网状结构的晶体，熔点高、硬度大 D ．氢氟酸能够刻蚀玻璃，故不能用玻璃瓶来盛装氢氟酸6．下列叙述正确的是( )A ．CO 2和SiO 2都是酸性氧化物，所以两者物理性质相似B ．因为CaCO 3＋SiO 2=====高温CaSiO 3＋CO 2↑，所以硅酸的酸性比碳酸强 C ．CO 2和SiO 2都能与碳反应，且都作氧化剂D ．SiO 2晶体熔、沸点高，硬度大，故可用于制作光导纤维7．石英沙(主要成分SiO 2)是一种常见工业原料，其中常混有少量碳酸钙。
要除去石英沙中的少量碳酸钙，应采用的方法是( )A ．用稀硫酸溶解后过滤分离B ．用酒精灯加热C．用水溶解后过滤分离D．用稀盐酸溶解后过滤分离8．下列变化不能一步实现的是( )A．Na2SiO3→H2SiO3B．H2SiO3→SiO2C．SiO2→H2SiO3D．SiO2→Na2SiO39．为确认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：(1)锥形瓶中装某可溶性正盐溶液，分液漏斗所盛试剂应为____________。
二氧化硅的性质和用途资料
教学目标
1.能说出硅在自然界的含量、存在、用途。 2.了解二氧化硅的物理性质和用途，能熟练写出二氧化 硅的相关方程式。
3. 能简单说出硅酸的用途。
4、通过观赏惟妙惟肖的图片，让学生感受到大自然的 魅力。
一、二氧化硅和硅酸
1．二氧化硅 (1)存在 存在形态有________ 结晶 形和__________ 无定形 两大类，水晶、 玛瑙的主要成分是_____________________ 。 结晶的二氧化硅
2NaOH＋CO2 SiO2＋2NaOH 与碱的反应 =Na2CO3＋H2O =Na2SiO3＋H2O
一、CO2与SiO2的比较 Na2SiO3＋CO2＋H2O= SiO2＋CaCO3 CaSiO3＋CO2↑ SiO2＋Na2CO3 Na2SiO3＋CO2↑
与 Na2CO3＋H2SiO3↓ 盐 反 Ca(ClO) ＋CO ＋H O= 2 2 2 应 CaCO3↓＋2HClO 与 碳 C＋CO2 反 应
D．二氧化硅和二氧化碳在物理性质上有很大差异
解答该类题时要注意以下两个易出错的问题： (1)SiO2既能与NaOH溶液反应，也能与氢氟酸反
【 名 师 点 睛 】
应，但SiO2不属于两性氧化物而属于酸性氧化物。 (2)SiO2和CO2的物理性质差别很大，是由于二者 结构上的差别造成的，SiO2是立体网状结构的晶体，
CO2的结构差别较大，故物理性质差别较大，化学性质类
似，C项正确。 【答案】D
2．硅酸 (1)硅酸的性质 原理：强酸制 弱酸
①弱酸性
向Na2SiO3溶液中通入CO2，反应的化学方程式为
Na2SiO3＋CO2＋H2O =H2SiO3↓＋ _____________________________ 。Na2CO3
二氧化硅-硅酸-硅酸盐-硅
镁橄榄石：Mg2SiO4
5、硅酸盐工业产品
传统无机非金属材料：陶瓷、玻璃、水泥
玻璃 原 料
水泥
黏土、 石灰石、 适量石膏
陶瓷
纯碱、石灰 石、石英
高温
黏土
高温烧结时 发生复杂物 理、化学变 化。
CaCO3+SiO2 反应 CaSiO +CO ↑ 3 2 高温 原理 Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑
CO2：分子式
SiO2：化学式，
表示晶体中
N (Si) 1 = N (O) 2
4.化学性质—— 不活泼 CO2
氧化物 的类型
SiO2
酸性氧化物 硅酸(H2SiO3) 的酸酐
酸性氧化物
碳酸的酸酐
某酸脱去一分子或多分子水，所剩下 的部分称为该酸的酸酐。
CO2
与水反应 与碱性氧化 物反应 与碱反应
CO2+H2O=H2CO3
SiO2能与NaOH反应
SiO2 + 2NaOH == Na2SiO3 + H2O
粘性
结论：存放碱性溶液用橡胶塞，不用玻璃塞
碱、Na2CO3、NaHCO3、Na2SiO3等。
思考：实验室能否用玻璃瓶保 存氢氟酸？ 不能！
氢氟酸能腐蚀玻璃，发生如下反应：
4HF+SiO2==SiF4↑+2H2O
保存在细口、塑料瓶中
用途：用HF雕刻玻璃
二、硅酸(H2SiO3) 1.制备 用可溶性硅酸盐和酸反应
硅酸能否用SiO2溶于水制备？
不能，难溶于水！
实验4-1：向Na2SiO3溶液 中滴入酚酞，再滴入稀盐酸。
滴入酚酞溶液呈红色
现象
滴入盐酸有硅酸凝胶产生
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第四章非金属及其化合物
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
【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。
地壳中含量最多的前两种元素是和，它们构成了地壳的基本骨架。
硅在地壳中的含量为。
硅的及构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤，约占地壳质量的以上。
在无机非金属材料中，一直扮演着主要的角色。
2.画出碳和硅的原子结构示意图. .
3.完成下列化学方程式:
(1)碳在氧气中燃烧
(2)CO2与烧碱溶液反应
4.硅是一种亲元素，主要以熔点很高的的形式存在。
而碳在地壳中主要形成等矿物。
【探求新知】
一、二氧化硅
1.存在
地球上存在的二氧化硅叫，约占地壳总质量的；其存在形态有和两大类。
2.结构
(1)SiO2晶体的基本结构单元呈形，每个Si原子周围结合个O，每个O
原子跟个Si相结合，Si与O原子按的比例组成的晶体。
(2)石英晶体是结晶的，石英中无色透明的晶体叫，具有彩色环带状或层状的称为，沙子中含有小粒的晶体。
3.物理性质：SiO2溶于水，熔点，硬度。
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：
玻璃中含SiO2，所以可以用来雕刻玻璃，氢氟酸必须用瓶盛装。
(2)具有性氧化物的通性：
①与生石灰反应：
②与烧碱溶液反应：
盛NaOH溶液的试剂瓶用橡胶塞而不用玻璃塞的原因：
(3)弱氧化性：
高温
2C+SiO2
5.用途
(1)沙子是基本的材料。
(2) 是现代光学和光纤制品的基本原料。
(3) 和制作饰物和工艺品。
【跟踪练习】
1.地壳中含量第一和第二的两种元素所形成的化合物不具有的性质是（）
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( )
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（）
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.金刚砂
B.玛瑙
C.水晶
D.石英
二、硅酸
实验4—1
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：
(3)硅酸在水中的溶解度。
2.硅酸的制备
（1）硅酸的酸酐为，因其不溶于水也不与水反应，所以一般不能直接用SiO2制备硅酸。
（2）可通过制得，所生成的H2SiO3易聚合形成；
硅酸浓度较大时则；硅酸凝胶干燥脱水——硅酸干凝胶，又称为，吸附水分能力强，常用作，也用作的载体。
Na2SiO3溶液与盐酸和反应的化学方程式：；
Na2SiO3溶液与CO2反应的化学方程式：；
【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（）
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（）
A.CO2→H2CO3
B.SiO2→Na2SiO3
C.Na2O2→Na2CO3
D.SiO2→H2SiO3
巩固练习
1.下列物质中能与SiO2起化学反应的是（）
①浓H2SO4②H2O ③盐酸④HF ⑤KOH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.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
4.下列离子方程式，书写不正确的是( )
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－
5.下列溶液中，能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛放的是( )
A.浓H2SO4
B.水玻璃
C.氢氟酸
D.苛性钾溶液
6.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
A.36∶60
B.60∶36
C.1∶2
D.1∶3
7.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
A.27∶56∶28
B.3∶4∶1
C.1∶2∶1
D.27∶4∶1
8.下列说法正确的是（）
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+SiO
23
+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
9.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
10.A是一种天然透明晶体，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 、B 、C 、D 、E 。
（2）写出有关反应的化学方程式。
高温。