高中化学 第四章 非金属及其化合物 第一节 第1课时《

第1课时二氧化硅和硅酸
【基础篇】
题组一二氧化硅的性质与用途
1.关于地壳中含量占第一位和第二位的元素之间形成的化合物，有关其说法正确的是( )
A.化学性质不活泼
B.可溶于水且显酸性
C.熔沸点较低，物理性质与CO2相似
D.是酸性氧化物，不溶于任何酸
答案 A
解析该化合物为SiO2，SiO2不溶于水、熔沸点很高，与氢氟酸反应。

2.除去SiO2中混有的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
答案 B
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。

3.下列关于SiO2的说法，正确的是( )
A.SiO2是制造光导纤维的重要材料
B.SiO2溶于水生成硅酸
C.SiO2对应水化物的酸性比碳酸强
D.SiO2是酸性氧化物，不跟任何酸反应
答案 A
解析SiO2不溶于水；硅酸酸性比碳酸弱；SiO2是酸性氧化物，但可与氢氟酸反应。

4.下列试剂能用带玻璃塞的玻璃瓶保存的是( ) A.Na 2SiO 3溶液 B.KMnO 4溶液 C.氢氟酸 D.NaOH 溶液 答案 B
解析 玻璃中含有SiO 2与NaOH 溶液长时间作用会生成Na 2SiO 3，Na 2SiO 3溶液有粘性，可将玻璃塞与玻璃瓶粘在一起打不开，A 、D 错误；氢氟酸可腐蚀玻璃，一般用塑料瓶盛装，C 错误。

5.指出下列反应中SiO 2所表现的化学性质或作用，在A ～E 选项中选择正确答案填入括号内。

(1)SiO 2＋2NaOH===Na 2SiO 3＋H 2O( ) (2)SiO 2＋Na 2CO 3=====高温
Na 2SiO 3＋CO 2↑( ) (3)SiO 2＋2C=====高温
Si ＋2CO↑( ) (4)SiO 2＋3C=====高温
SiC ＋2CO↑( ) (5)SiO 2＋4HF===SiF 4↑＋2H 2O( ) A.作为玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蚀 B.氧化性
C.酸性氧化物的通性
D.将挥发性的酸酐从其盐中置换出来
E.未参与氧化还原反应
答案 (1)C (2)D (3)B (4)E (5)A
解析 (1)中SiO 2表现的是酸性氧化物的性质。

(2)中是SiO 2得电子，显氧化性。

(4)中得失电子的是C ，SiO 2未参与得失电子。

(5)是雕刻玻璃的反应。

6.生石灰中往往含有杂质CaCO 3和SiO 2，检验它是否存在着两种杂质的最好试剂是( ) A.水 B.盐酸 C.硫酸 D.烧碱溶液 答案 B
解析生石灰能溶于水生成氢氧化钙与二氧化硅反应生成硅酸钙沉淀，碳酸钙不溶于水，所以有不溶于水的物质出现，不能说明杂质是否含有碳酸钙和二氧化硅，A错误；碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，二氧化硅不溶于盐酸，生石灰溶于盐酸生成氯化钙和水，所以有气体产生说明有碳酸钙，有不溶物，说明有二氧化硅，B正确；碳酸钙和硫酸反应生成硫酸钙，微溶于水，二氧化硅不溶于硫酸，所以有不溶于水的物质出现，不能确定是碳酸钙还是二氧化硅，C错误；碳酸钙不溶于氢氧化钠，二氧化硅和氢氧化钠反应生成硅酸钠，生石灰溶于水，所以不能确定是否含有二氧化硅，D错误。

题组二硅酸的性质与用途
7.下列关于碳酸(H2CO3)和硅酸(H2SiO3)的说法中不正确的是( )
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
答案 B
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↓。

8.在存放照相机、显微镜、食品和药品的包装盒中常发现一些袋装透明的胶状颗粒，该颗粒的主要作用是干燥，其成分是( )
A.活性炭
B.氯化钠
C.硅胶
D.小苏打
答案 C
解析以上四种物质中只有硅胶是干燥剂。

9.下列关于硅酸的说法正确的是( )
A.硅酸可以通过SiO2和水化合反应直接制得
B.可用反应Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋ H2SiO3↓制取硅酸
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”的主要成分是硅酸钠 答案 B
解析 SiO 2难溶于水，因此不能与水化合反应直接制得硅酸，A 错误；由于酸性HCl>H 2SiO 3，所以可用反应Na 2SiO 3＋2HCl===2NaCl ＋ H 2SiO 3↓制取硅酸，B 正确；尽管硅酸难溶于水，但是它仍能与NaOH 溶液反应产生硅酸钠和水，C 错误；干燥剂“硅胶”的主要成分是硅酸，D 错误。

10.纯二氧化硅可用下列流程制得。

下列说法不正确的是( )
粗SiO 2
――→NaOH 溶液ⅠX ――→稀H 2SO 4ⅡY ――→灼烧Ⅲ
SiO 2 A.X 可用作木材防火剂
B.步骤Ⅱ的反应是Na 2SiO 3＋H 2SO 4===H 2SiO 3↓＋Na 2SO 4
C.步骤Ⅱ中的稀硫酸可用CO 2来代替
D.步骤 Ⅲ若在实验室完成，一般在蒸发皿中进行 答案 D
解析 X 为硅酸钠溶液，可用作木材防火剂，A 正确；步骤Ⅱ的反应是Na 2SiO 3＋H 2SO 4===H 2SiO 3↓＋Na 2SO 4，B 正确；碳酸的酸性比硅酸强，故步骤Ⅱ中的稀硫酸可用CO 2来代替，C 正确；步骤 Ⅲ为硅酸固体的灼烧，若在实验室完成，一般在坩埚中进行，D 错误。

【提升篇】
11.(1)普通玻璃又称为钠玻璃，试写出生产普通玻璃过程中发生反应的一个化学方程式： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(2)实验室用于盛放碱性试剂的试剂瓶不用磨口玻璃塞的原因是：
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________(用离子方程式表示)。

(3)有一种特殊玻璃为钾玻璃，其热膨胀系数较小，较难熔化，较难受化学药品的侵蚀，可用
于制作一般的化学仪器。

现以石英砂、苛性钾、熟石灰为原料，熔制钾玻璃，质量比为75∶28∶37(假定这些原料不含杂质)，试用氧化物的形式表示该钾玻璃的组成__________。

(4)下列叙述正确的是_______________________________________(填序号)。

①SO 2、NO 、NO 2都是形成酸雨的因素，都能和水反应生成酸 ②NH 3、H 2S 均不能用浓硫酸干燥 ③水晶的主要成分是SiO 2
④SiO 2与CO 2都属于酸性氧化物，都不能与酸反应 ⑤实验室可用NaOH 溶液处理Cl 2和SO 2废气
⑥NO 只能用排水集气法收集，不能用排空气法收集；而NO 2只能用排空气法收集，不能用排水集气法
答案 (1)Na 2CO 3＋SiO 2=====高温Na 2SiO 3＋CO 2↑或 CaCO 3＋SiO 2=====高温
CaSiO 3＋CO 2↑ (2)2OH －
＋SiO 2===SiO 2－
3＋H 2O (3)K 2O·2CaO·5SiO (4)②③⑤⑥
解析 (1)工业制玻璃主要原料有石英、纯碱和石灰石。

碳酸钠与二氧化硅在高温条件下反应生成硅酸钠和二氧化碳，该反应的化学方程式为Na 2CO 3＋SiO 2=====高温
Na 2SiO 3＋CO 2↑；碳酸钙与二氧化硅在高温条件下反应生成硅酸钙和二氧化碳，该反应的化学方程式为CaCO 3＋SiO 2=====高温
CaSiO 3＋CO 2↑。

(2)玻璃中含有二氧化硅，二氧化硅能和强碱反应SiO 2＋2NaOH===Na 2SiO 3＋H 2O ，离子反应为2OH －
＋SiO 2===SiO 2－
3＋H 2O ，硅酸钠是一种具有粘性的物质，导致瓶塞与瓶口粘在一起，所以盛放碱液的试剂瓶不能用磨口玻璃塞；二氧化硅能与氢氟酸反应：SiO 2＋4HF===SiF 4↑＋2H 2O ，氢氟酸应保存在塑料瓶中。

(3)由石英砂、苛性钾、熟石灰质量比为75∶28∶37，根据元素原子守恒，12n (KOH)∶n [Ca(OH)2]∶n (SiO 2)＝n (K 2O)∶n (CaO)∶n (SiO 2)
＝2856＝12∶3774∶75
60＝1∶2∶5，用氧化物表示玻璃的组成为活泼金属氧化物·较活泼金属氧化物·二氧化硅·水的顺序，则玻璃为K 2O·2CaO·5SiO 2。

(4)①NO 不能与水反应，错误；②浓硫酸不能干燥碱性气体和还原性的气体，如NH 3、H 2S 等，正确；③水晶的主要成分是SiO 2，正确；④SiO 2能与氢氟酸反应，错误；⑤Cl 2和SO 2废气都能与NaOH 溶液反应，实验室可用NaOH 溶液来处理，正确；⑥NO 能与空气中的氧气反应但不溶于水也不跟水反应，只能用排水集气法收集，不能用排空气法收集；而NO 2不与氧气反应，能与水反应，只能用排空气法收集，不能用排水集气法，正确；综上，答案选②③⑤⑥。

12.高纯二氧化硅可用来制造光纤。

某稻壳灰的成分为
请回答下列问题：
(1)根据氧化物的性质进行分类，稻壳灰中涉及的氧化物最多有________类。

(2)步骤①中涉及SiO 2的离子反应方程式为
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(3)滤渣A 的成分有________________(填化学式)。

(4)步骤③反应的化学方程式为
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(5)实验室进行步骤③用到的仪器有坩埚钳、酒精灯、三脚架、__________和__________。

答案 (1)3 (2)SiO 2＋2OH －
===SiO 2－
3＋H 2O
(3)C 、Fe 2O 3 (4)H 2SiO 3=====△
SiO 2＋H 2O (5)坩埚 泥三角
解析 (1)根据氧化物的性质可以把氧化物分为碱性氧化物、酸性氧化物、两性氧化物、不成盐氧化物、其他复杂氧化物5类，稻壳灰中二氧化硅属于酸性氧化物，氧化钠、氧化钾属于碱性氧化物，氧化铝属于两性氧化物。

(2)步骤①中涉及SiO 2与氢氧根离子反应生成硅酸根离子和水，离子方程式是SiO 2＋2OH －
===SiO 2－
3＋H 2O 。

(3)稻壳灰的成分中只有二氧化硅、氧化铝与氢氧化钠反应，氧化钠、氧化钾与水反应，而C 与氧化铁均不反应，所以滤渣A 的成分是C 、Fe 2O 3。

(4)滤液A 中含有硅酸根离子、偏铝酸根离子，加入过量稀盐酸，则偏铝酸根离
子与过量的稀盐酸反应生成铝离子，而硅酸根离子与过量的稀盐酸反应生成硅酸沉淀，过滤得到硅酸，煅烧生成二氧化硅和水，化学方程式是H 2SiO 3=====△
SiO 2＋H 2O 。

(5)煅烧固体时，需要将固体放在坩埚中，坩埚放在泥三角上，泥三角放在三脚架上，用酒精灯加热，用坩埚钳取下坩埚，所以还需要坩埚和泥三角。

13.为确认HCl 、H 2CO 3、H 2SiO 3的酸性强弱，某学生设计了如下图所示的实验装置，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________。

(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 (1)盐酸
(2)饱和NaHCO 3溶液 吸收HCl 气体
(3)Na 2SiO 3溶液 SiO 2－
3＋CO 2＋H 2O===H 2SiO 3↓＋CO 2－
3(或SiO 2－
3＋2CO 2＋2H 2O===2HCO －
3＋H 2SiO 3↓)
(4)HCl H 2CO 3 H 2SiO 3
解析 根据强酸＋弱酸盐―→弱酸＋强酸盐分析可知，分液漏斗中盛装盐酸，A 中盛放Na 2CO 3，根据Na 2CO 3＋2HCl===2NaCl ＋H 2O ＋CO 2↑可以知道酸性HCl 强于H 2CO 3，然后将生成的CO 2通入Na 2SiO 3溶液中，反应为Na 2SiO 3＋CO 2＋H 2O===H 2SiO 3↓＋Na 2CO 3，由此判断酸性H 2CO 3>H 2SiO 3，但需注意的是A 中反应会有HCl 气体逸出，故通入Na 2SiO 3溶液前需将HCl 吸收，但不能吸收CO 2，故选用饱和NaHCO 3溶液。

14.化合物C 可用于制造高性能的现代通讯材料——光导纤维，C 与烧碱反应生成化合物D 。

(1)易与C 发生化学反应的酸是________，反应的化学方程式是
__________________________。

(2)将C 与纯碱混合高温熔融时发生化学反应生成D ，同时还生成能使澄清石灰水变浑浊的氧化物E ；将少量的E 通入D 的水溶液中，生成化合物F 。

①分别写出生成D 和F 的化学反应方程式：
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， ________________________________________________________________________。

②要将纯碱高温熔化，下列坩埚中不可选用的是
________________________________________________________________________。

A.普通玻璃坩埚 B.石英玻璃坩埚 C.铁坩埚
(3)100 g C 与石灰石的混合物充分反应后，生成的气体在标准状况下的体积为11.2 L,100 g 混合物中石灰石的质量分数是________。

答案 (1)氢氟酸(或HF) SiO 2＋4HF===SiF 4↑＋2H 2O
(2)①SiO 2＋Na 2CO 3=====高温
Na 2SiO 3＋CO 2↑ Na 2SiO 3＋CO 2＋H 2O===Na 2CO 3＋H 2SiO 3↓ ②AB (3)50%
解析 二氧化硅用作光导纤维，则C 是SiO 2；二氧化硅与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和水，故D 是硅酸钠。

(1)二氧化硅与HF 反应，与一般的酸不反应，化学方程式是SiO 2＋4HF===SiF 4↑＋2H 2O 。

(2)①二氧化硅与碳酸钠高温反应生成硅酸钠和二氧化碳气体，E 是二氧化碳，少量的二氧化碳通入硅酸钠溶液中，生成硅酸沉淀和碳酸钠，化学方程式分别是SiO 2＋Na 2CO 3=====高温Na 2SiO 3＋CO 2↑，Na 2SiO 3＋CO 2＋H 2O===Na 2CO 3＋H 2SiO 3↓。

②纯碱为碳酸钠，高温下碳酸钠与二氧化硅发生反应，所以不能使用含有二氧化硅的坩埚，如石英坩埚、普通玻璃坩埚，应选择铁坩埚，选AB 。

(3)二氧化硅和碳酸钙高温反应生成硅酸钙和二氧化碳，化学方程式是SiO 2
＋CaCO 3=====高温
CaSiO 3＋CO 2↑，生成二氧化碳的物质的量是11.2 L 22.4 L·mol －1＝0.5
mol ，所以碳酸钙的质量是0.5 mol×100 g·mol －1
＝50 g ，所以石灰石中碳酸钙的质量分数是50 g
100 g
×100%＝50%。