高中化学必修2苏教《专题3 从矿物到基础材料第三单元 含硅矿物与信息材料》215教案教学设计

硅及其重要化合物
硅及其重要化合物——知识深层理解
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问题1
2SiO既能与氢氟酸反应，又能与NaOH溶液反应，那么能否说2SiO是两性氧化物？
两性氧化物是指既可以与酸反应生成盐和水又可以与碱反应生成盐和水的氧化物。

2SiO与氢氟酸反应生成4SiF和OH2，4SiF不是盐，所以生成物不是盐和水，且2SiO不能和其他酸反应，只能和NaOH、KOH等强碱反应生成盐和水，所以2SiO 是酸性氧化物而不是两性氧化物。

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问题2
既然2SiO能和NaOH溶液反应，为什么还可以用玻璃瓶盛放NaOH溶液？
因为2SiO与NaOH反应速率非常缓慢，且玻璃瓶内壁光滑，不易发生反应。

但需要注意的是不能用带磨口玻璃塞的玻璃瓶盛放NaOH溶液，因为磨口玻璃塞增大了2SiO与NaOH溶液的接触面积，促进了反应的进行，反应生成的32SiONa具有黏性，会导致瓶塞与瓶体黏结在一起，使试剂瓶难以开启。

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问题3
Si的还原性比C强，但C却能置换出2SiO中的Si，这和我们前面学过的氧化还原反应规律是否矛盾？应该怎么解释？
两者并不矛盾。

碳和硅的最外层电子数均为4，碳的原子半径比硅的小，失去电子的能力比硅弱，所以硅的还原性比碳的强。

而反应COSiSiOC222高温是在高温条件下进行，且生成物CO为气体，从反应体系逸出，有利于反应的进行。

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问题4
实验室应如何保存32SiONa溶液，如果敞口放置一段时间，溶液会出现什么现象？
由于32SiONa溶液能与空气中的2CO反应而变质，故要密封保存，又因为32SiONa溶液具有较强的黏性，所以要放在带橡皮塞的玻璃试剂瓶中，而不能放在带玻璃塞的试剂瓶中。

敞口放置的32SiONa溶液会出现白色胶状物，反应的方程式为OHCOSiONa2232
3232CONaSiOH（胶体）。

【注意】石英坩埚和瓷坩埚的主要成分是二氧化硅，不能用来加热熔化氢氧化钠固体。

硅及其重要化合物——应试拓展注意
拓展1
含硅化合物
常见的硅酸盐有：硅酸钠（32SiONa）、硅酸钙（3CaSiO）等，其中，32SiONa的水溶液俗称水玻璃。

常见的硅酸盐产品有：陶瓷、砖瓦、玻璃、水泥等。

主要成分是2SiO的物质有：沙子、硅石、硅藻土、石英、水晶、玛瑙等。

此外用于制造光学镜片、石英坩埚、光导纤维的材料也是2SiO。

常见的其他含硅物质有：硅胶、金刚砂（SiC）等，此外，晶体Si常用于制造硅芯片、半导体晶体管、太阳能电池板等。

拓展2
二氧化硅与二氧化碳的比较
物质
二氧化硅（2SiO）
二氧化碳（2CO）
化学式
及意义
二氧化硅的化学式为2SiO，2SiO只表示二氧化硅中Si原子和O原子的数目比为2:1，二氧化硅晶体中并不存在单个2SiO分子
2CO既是二氧化碳的化学式，也是其分子式，2CO可以表示单个2CO分子
物理性质
常温下为固体，熔沸点高，硬度大，不溶于水
常温下为气体，熔沸点低，可溶于水
化学性质
与水反应
2SiO与OH2不反应
3222COHOHCO
与酸反应
OHSiFHFSiO24224
不反应
与碱反应
OHSiONaNaOHSiO23222
OHCONaNaOHCO2322232NaHCONaOHCO
与盐反应
2332COCaSiOCaCOSiO高温
23322)(HCOCaCaCOOHCO
与碱性氧化物反应
3222SiONaONaSiO高温
3222CONaONaCO
相互转化
232322COSiONaCONaSiO高温
32323222SiOHCONaSiONaOHCO，OHSiOSiOH2232加热拓展3
硅酸及其性质
二氧化硅对应的水化物是硅酸。

硅酸为组成复杂的白色固体，通常用化学式32SiOH表示，不溶于水。

硅酸是一种弱酸，其酸性比碳酸还弱，只能与强碱反应，例如：OHSiONaNaOHSiOH2323222
32SiOH受热分解生成2SiO和OH2：OHSiOSiOH2232加热
由于2SiO不溶于水，也不与水反应，故32SiOH不能由2SiO 直接制得，但可由可溶性硅酸盐与较强的酸反应制得。

向硅酸钠溶液中滴加盐酸或通入二氧化碳均可得到白色的硅酸沉淀。

NaClSiOHHClSiONa223232
32322232CONaSiOHOHCOSiONa
3322232222NaHCOSiOHOHCOSiONa
拓展4
硅及其化合物的一般规律与特例
物质
一般规律
特性
Si
硅的还原性强于碳
COSiSiOC222高温
非金属单质与强碱溶液一般不产生2H
232222HSiONaOHNaOHSi
非金属单质一般不与非氧化性酸反应
2424HSiFHFSi
一般非金属单质为绝缘体
硅为半导体，常用于制电子器件
2SiO
酸性氧化物一般与水反应生成对应的酸
2SiO不溶于水，也不与水反应
酸性氧化物一般不与酸发生复分解反应
OHSiFHFSiO24224
“强酸制弱酸”是复分解反应的一般规律，32COH的酸性强于32SiOH
232322COSiONaCONaSiO高温
2332COCaSiOCaCOSiO高温
32SiOH
无机酸一般易溶于水
硅酸和原硅酸)(44SiOH均难溶于水
硅酸盐
大多数硅酸盐难溶于水
32SiONa的水溶液称水玻璃、泡花碱
【说明】①
在硅与NaOH溶液的反应中，还原剂是硅，氧化剂是水，该
反应可理解为分两步进行。

首先，硅与水反应生成32SiOH 和2H：232223HSiOHOHSi；然后，32SiOH与NaOH反应：OHSiONaNaOHSiOH2323222。

当标电子转移的方向和数目时，应表示为
②
反应232322COSiONaCONaSiO高温不能说明32SiOH的酸性比32COH强，这是因为“强酸制弱酸”的原理适用于物质在水溶液中发生的复分解反应，而2SiO与32CONa的反应是在高温非水溶液中进行的，所以根据以上反应并不能说明32SiOH 的酸性强于32COH。

该反应遵循的是高沸点酸制取低沸点酸的原理。