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
二氧化硅和硅酸汇总
特别提示：SiO2与碳酸盐反应，生成CO2，是因为生成的CO2是气体，可以脱离反应体 系，并不能说明H2SiO3的酸性比H2CO3强，相反H2CO3的酸性比硅酸的酸性强。
【例2】 为确认盐酸、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：
3.物理性质 SiO2 是坚硬难熔的固体，不溶于水。 4.化学性质
5.用途 （1）沙子是基本的建筑材料。 （2）纯净的 SiO2 是现代光学及光纤制品的基本原料，可以制作光导纤维。 （3）石英和玛瑙制作饰物和工艺品。
【问题探究】 实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡皮塞，而不用玻璃塞？ 答案：玻璃中含有SiO2，SiO2与NaOH反应生成有黏性的Na2SiO3，会使瓶塞与瓶口粘在 一起，不易打开。
三、硅酸
1.硅酸的制备
实验操作
实验现象
滴加酚酞溶
液呈红色，加
入稀盐酸后
溶液变为无
色，有白色胶
状沉淀生成
结论及方程式 Na2SiO3 溶 液 显 碱 性，与稀盐酸反应的 化学方程式为：
Na 2SiO 3 2HCl 2NaCl H2SiO 3
2.硅酸的性质 3.硅胶
要点一：CO2和SiO2的比较
【例 1】 下列说法不正确的是（ ）
A.因 SiO2 不溶于水，故 SiO2 不是酸性氧化物
高温
B.在反应 SiO2+2C
Si+2CO↑中 SiO2 作氧化剂
C.SiO2 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
解析：A项，SiO2不溶于水，但它能与碱反应生成硅酸盐和水，是酸性氧化物，错误； B项，在该反应中SiO2被C还原为Si，SiO2作氧化剂，正确；C项，由于SiO2是一种空间 立体网状结构的物质，故熔点高，硬度大，正确；D项，SiO2能与氢氟酸反应，故常用 氢氟酸刻蚀玻璃，不能用玻璃瓶盛装氢氟酸，正确。 答案：A。
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
二氧化硅及硅酸盐
SiO2的化学性质（很不活泼）
1.酸性氧化物
与碱性氧化物反应生成盐：
SiO2＋
CaO
高温
==
CaSiO3
与强碱反应生成盐和水：
SiO2 ＋ 2NaOH = Na2SiO3 ＋H2O 硅酸钠
2.特性
与 HF 的反应 ：
SiO2 ＋ 4HF = SiF4↑＋ 2H2O *用途：雕刻玻璃
SiO2+2C =高温= Si+2CO↑ 4.与某些盐反应 SiO2 + Na2CO3 =高温= Na2SiO3+CO2↑
。
3．结构
SiO2晶体是 立体 网状结构，每个Si周围结合 4 个O， 每个O周围有 2 个Si，N（Si）∶N（O）＝ 1∶2 。
O Si
5．用途
(1)沙子是基本的建筑材料。 (2)纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的 基本材料，可以制作 光导纤维 。 (3)石英和玛瑙制作饰物和工艺品。 (4)实验室中使用 石英 坩埚。
结论：H2SiO3酸性比H2CO3酸性 弱 。
△
(2)不稳定性：H2SiO3==== SiO2＋H2O。
性质：白色固体（胶体），难溶于水的物质。酸性比碳酸弱。 用途: 可作干燥剂和催化剂的载体。
小结
2
存在形态：固态。 物理性质：熔点高、硬度大、不溶于水。 化学性质：与氢氟酸、碱性氧化物、强碱反应 。
B．因为 CaCO3＋SiO2=高==温==CaSiO3＋CO2↑，所以硅
酸的酸性比碳酸强
C．CO2 和 SiO2 都能与碳反应，且都作氧化剂
D．SiO2 既能和 NaOH 反应，又能某同学根据 SiO2 既可与碱反应,也能与氢氟酸反应， 推断 SiO2 为两性氧化物，是否正确?
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____
二氧化硅及硅酸 教案
教学媒体（设计）
多媒体计算机
教学流程
教学过程
教师活动
教学内容
学生活动
设计意图
时间
分配
［引入］今年的诺贝尔物理学奖得主高锟被誉为“光纤之父”，那么大家对光纤又知道多少呢？
硅及其化合物在日常生活中的应用
思考问题
从电脑的芯片、光导纤维、水泥、玻璃和瓷砖等日常生活中的实例引入硅及其化合物。
1min
［补充］光纤其实是硅的一种化合物，其实在我们的日常生活中还有很多硅的化合物，我们一起来看一下
通过练习，巩固知识要点。
0.5min
课后反思：
硅酸的制备
观察，得到实验现象
以直观观察，记住实验现象；引发对现象（问题）的思考。
1.5min
［演示实验］往装有硅酸钠的试管中滴入2滴酚酞，再逐加入稀盐酸
［提问］大家讨论下列问题：硅酸与盐酸比较，谁的酸性强？你是根据什么现象判断出来的？
硅酸的酸性
思考问题，得出结论
引导学生运用已学知识对现象进行解释
0.5min
［板书］一、二氧化硅
［讲述］二氧化硅是硅与氧结合的其中一种重要的化合物。其在自然界分布很广，我们之前看到的水晶、石英等都是二氧化硅。在深入学习二氧化硅之前，我们先来回忆一下二氧化碳的性质。
二氧化碳的物理、化学性质
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。
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
高一化学 二氧化硅和硅酸 经典例题与解析
二氧化硅和硅酸1.NaOH、KOH等碱溶液可以贮存在下列哪种试剂瓶中()解析:碱可以与玻璃中的SiO2反应,因此碱液只能贮存在带橡胶塞的细口瓶中。
答案:B2.如图为刻蚀在玻璃上的精美的花纹图案。
玻璃的主要成分之一是二氧化硅,能在玻璃上进行蚀刻,将其制成毛玻璃和雕花玻璃的物质是()A.烧碱B.纯碱C.氢氟酸D.盐酸解析:氢氟酸能与二氧化硅发生化学反应生成SiF4气体,故可用来在玻璃上雕花或刻字。
烧碱也能与二氧化硅反应,但作用远不如氢氟酸强。
答案:C3.下列反应能说明SiO2是酸性氧化物的是()A.SiO2+2C Si+2CO↑B.SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2OC.SiO2+4HF SiF4↑+2H2OD.SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑答案:B4.下列溶液可以盛放在玻璃瓶中,且能用玻璃塞的是()A.硅酸钠溶液B.氢氟酸C.氢氧化钠溶液D.氯化钠溶液解析:盛放碱性溶液的玻璃瓶要用橡胶塞而不能用玻璃塞,防止玻璃塞中的SiO2与碱液反应生成Na2SiO3而使瓶口和瓶塞黏结在一起;因为氢氟酸与玻璃中的SiO2反应:SiO2+4HF SiF4↑+2H2O,而使玻璃溶解,故不能用玻璃瓶盛放氢氟酸。
答案:D5.下列有关二氧化硅的叙述中不正确的是()A.沙子、石英、水晶的主要成分都是SiO2B.SiO2是制光导纤维的主要原料C.硅酸可由SiO2直接制得D.SiO2是酸性氧化物,一定条件下可与碱性氧化物或碱反应解析:沙子、石英、水晶的主要成分都是SiO2,A正确;二氧化硅可以制作光导纤维,B正确;二氧化硅是酸性氧化物,但不能与水反应生成硅酸,C不正确;SiO2是酸性氧化物,一定条件下可与碱性氧化物或碱反应,例如二氧化硅与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和水,在加热的条件下与生石灰反应生成硅酸钙,D正确。
答案:C6.下列离子方程式的书写正确的是()A.水玻璃中通入过量的二氧化碳:Na2SiO3+CO2+H2O2Na++C O32-+H2SiO3↓B.澄清石灰水中通入过量二氧化碳:Ca(OH)2+2CO2Ca2++2HC O3-C.二氧化硅溶于氢氟酸溶液中:SiO2+4H++4F-SiF4↑+2H2OD.二氧化硅溶于烧碱溶液中:SiO2+2OH-Si O32-+H2O解析:Na2SiO3为强电解质,应写为离子形式,且CO2过量,应生成HC O3-,A错误;澄清石灰水中Ca(OH)2应写为离子形式,B错误;氢氟酸为弱酸,应写为分子式,不能写为离子形式,C错误。
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
自学提纲
了解二氧化硅的存在形式和用途 二氧化硅有哪些重要的物理性质。 二氧化硅的空间结构如何。 二氧化硅有哪些重要的化学性质。
二氧化硅的用途
Hale Waihona Puke 二氧化硅的用途光学纤维胃镜
用光导纤维做手术， 不用开刀
二氧化硅的用途
想一想
根据二氧化硅的存在和广泛的应用，有哪些 重要的物理性质？ 碳和硅原子结构相似，但为什么二氧化硅和 二氧化碳的性质存在很大差异呢？
想一想
1、实验室为什 么不用玻璃瓶盛 装氢氟酸？ 2、实验室盛装 NaOH溶液的试 剂瓶为什么用橡 胶塞而不用玻璃 塞？
HF能腐蚀玻璃，因此，盛装氢 氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用塑料 瓶。
NaOH溶液能与玻璃中的SiO2反 应生成Na2SiO3，使瓶塞部分粘结而 无法打开。因此盛装NaOH溶液的试 剂瓶不能用玻璃塞而要用橡胶塞。
归纳总结：二氧化硅与二氧化碳的比较
二氧化碳CO2 物质分类 二氧化硅SiO2
均属于酸性氧化物
与酸反应
不反应
与碱性氧化 物反应 与碱反应 与水反应
CO2 ＋ CaO＝CaCO3
SiO2 + 4HF = SiF4↑ + 2H2O
高温 CaO＋SiO2 CaSiO3
CO2 ＋2NaOH＝ SiO2 ＋2NaOH＝ Na2CO3+H2O Na2SiO3+H2O CO2 ＋ H2O＝H2CO3 不反应
无机非金属材料的主角——硅
宁夏育才中学勤行校区 李彦国
锦绣中华
广袤的土地
水 晶
玛瑙
硅在地壳中的含量
元素周期表
第一节 无机非金属材料的主角——硅
想一想
画出C、Si的原 子结构简图， 并由此分析： 硅的化学性质 活不活泼，为 什么？硅的化 合价主要是多 少？ Si原子最外层有四个电子,既不易 失电子,也不易得电子,所以,硅的化学性 质不活泼。主要形成四价的化合物。
sio2与酸反应
sio2与酸反应
硅酸盐是指以硅元素为主要成分的化合物，其中以二氧化硅SiO2最为普通，有时也称为
硅砂。
硅酸盐可以与不同的酸反应，如硅酸SiO2与酸反应。
首先，硅酸（SiO2）是一种无机的酸，是最普遍的碳酸除了二氧化碳以外的碳酸的一种，
具有特殊的抗腐蚀性能，是一种共价键相互结合的主酸。
当SiO2与酸反应时，该酸会分
解成H2O和SiO3H2，这就是所谓的硅酸化反应。
反应如下：
SiO2（s）+ 2H+（aq）→ SiO3H2（aq）+ H2O（l）
此外，硅酸溶液可以与碱反应，如2NaOH（aq）+H2SiO4（aq）→H2SiO3（aq）+2Na与H2O （l）反应，可以制取杂质游离的硅酸。
如果SiO2混合有碳酸，可以进行碳化反应如下：
2SiO2（s）+ 3CO2（g）→ 2SiO3H2（aq）+ 3H2O（l）
综上所述，硅酸是一种可以与酸、碱、碳酸进行反应的无机物质，它的反应可以得到杂质，可以用来制备硅酸盐和硫酸盐等混合物。
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葫芦岛一高中课外拓展训练高一年级化学学科二氧化硅和硅酸一、选择题(每小题4分，共48分)1．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2．在一定条件下，下列物质不能和二氧化硅反应的是( )①焦炭②纯碱③碳酸钙④氢氟酸⑤硝酸⑥氢氧化钾⑦氧化钙⑧氮气A．③⑤⑦⑧ B．⑤⑦⑧ C．⑤⑧ D．⑤3．(双选题)下列离子方程式书写不正确的是( )A．往NaOH溶液中通入少量CO2：CO2＋OH－===HCO－3B．H2SiO3与NaOH溶液混合：2OH－＋H2SiO3===2H2O＋SiO2－3C．石英砂与烧碱溶液反应制取水玻璃：SiO2＋2OH－===SiO2－3＋H2OD．往水玻璃中通入二氧化碳：Na2SiO3＋H2O＋CO2===H2SiO3↓＋2Na＋＋CO2－34．(双选题)下列关于二氧化硅的叙述不正确的是( )A．二氧化硅晶体是由SiO2分子构成的，它的熔点高、硬度大B．不可用石英坩埚熔融烧碱C．二氧化硅可用于制造石英钟表的压电材料和光导纤维D．二氧化硅能溶于氢氟酸中，这是由它的晶体结构决定的5．下列说法中，不正确的是( )A．SiO2和CO2都是酸性氧化物，均可与NaOH溶液反应B．水晶项链、石英钟都是硅酸盐制品C．SiO2和CO2在一定条件下，均可与CaO发生反应D．SiO2不溶于水，而CO2可与水反应，生成H2CO36．下列变化中，不可能通过一步反应实现的是( )A．Na2SiO3→H2SiO3B．SiO2→Na2SiO3 C．H2SiO3→SiO2D．SiO2→H2SiO3 7．下列说法正确的是( )A．因SiO2不溶于水，故H2SiO3不是SiO2对应的酸，或者说SiO2不是H2SiO3的酸酐B ．CO 2通入水玻璃(Na 2SiO 3溶液)可以得到原硅酸C ．CO 2通入饱和氯化钙溶液中能生成白色沉淀D ．SiO 2的俗名叫水晶8．由下列实验事实得出的结论正确的是( )A ．由SiO 2不能与水反应生成H 2SiO 3，可知SiO 2不是H 2SiO 3的酸酐B ．由SiO 2＋2C=====高温Si ＋2CO↑，可知碳的非金属性大于硅C ．CO 2通入Na 2SiO 3溶液产生白色沉淀，可知酸性H 2CO 3>H 2SiO 3D ．SiO 2可与NaOH 溶液反应，也可与氢氟酸反应，可知SiO 2为两性氧化物9．证明生石灰中既混有石英，又混有石灰石的正确方法是( )A ．加入过量盐酸，观察是否有气泡冒出B ．加入过量烧碱溶液，观察是否有固体溶解C ．加热至高温，观察是否有气体冒出，是否有硅酸钙生成D ．先加入过量盐酸搅拌，观察是否有不溶物剩余及气泡出现，若有不溶物则滤出，投入到NaOH 溶液中看其是否溶解10．将过量的CO 2分别通入：①CaCl 2溶液 ②浓Na 2SiO 3溶液③Ca(OH)2溶液 ④饱和Na 2CO 3溶液，最终溶液中有白色沉淀析出的是( )A ．①②③④B ．②④ C．①②③D ．②③11. 下列说法正确的是( )A ．SiO 2高温时与Na 2CO 3反应产生CO 2，将CO 2通入Na 2SiO 3溶液中可生成H 2SiO 3，说明H 2SiO 3的酸性有时比H 2CO 3强，而有时比H 2CO 3弱B ．SiO 2既能与NaOH 溶液反应又能与氢氟酸反应，所以SiO 2是两性氧化物C ．氢氟酸不应装在玻璃瓶中D ．NaOH 溶液、Na 2SiO 3溶液应装在带玻璃塞的磨口玻璃瓶中12．10 g 含有杂质的CaCO 3和足量的盐酸反应，产生CO 2 0.1 mol ，则此样品中可能含有的杂质是A ．KHCO 3和MgCO 3B ．MgCO 3和SiO 2C ．K 2CO 3和SiO 2D ．无法确定 二、非选择题(共52分)13．(10分)硅石和石英的主要成分都是SiO 2，前者是结构疏松的SiO 2，后者是结构致密的SiO 2，二者成分相同，结构不同，化学性质相同，物理性质有差别，具有不同的用途。
由石英制取硅胶，有以下三个步骤，试写出每步反应的化学方程式(是离子反应的，写出离子方程式)。
(1)用NaOH溶液溶解石英________。
(2)过滤，向滤液中加入盐酸，至沉淀不再产生：________。
(3)微热，浓缩硅酸溶液，加热蒸干溶液，并使固体完全分解：____，写出硅胶的一种用途：________。
14．(10分)如何用所提供的试剂和方法除去各混合物粉末中的杂质(括号内为杂质)？将所选答案的编号填入表中相应的空格内。
(如果不需补加试剂，则对应答案栏可空着)可供选择的试剂：A.盐酸B．NaOH溶液C．O2D．H2O E．CO2可供选择的操作：①分液②加热③高温灼烧④过滤⑤结晶15．(10分)如图是常见物质之间的转化，其中B是芯片的主要成分，其对应的单质的结构与金刚石的结构是相似的。
(1)试推测A________、C________、F________(写化学式)。
(2)试写出以下的化学方程式，是离子反应的写出离子方程式：B→A________________________________________________；C＋E→F_____________________________________________。
(3)在B＋碳→A＋D的反应中，碳的作用是___，当生成1 mol A时，转移电子的物质的量为________。
16．(11分)A、B、C、D四种易溶于水的化合物只由表中的八种离子组成，且四种化合物中阴、阳离子各不相同。
已知：A溶液呈强酸性，且A溶液与B、C溶液混合均产生白色沉淀，B的焰色反应呈黄色。
回答下列问题：(1)写出A、B、C、D的化学式：A________，B________，C________，D________。
(2)写出A溶液与B溶液反应的离子方程式：________________。
(3)请选出适合存放A、C、D溶液的试剂瓶的序号：17．(11分)某学习兴趣小组想利用高岭土(其主要成分是Al2O3·2SiO2·2H2O)制备新型的净水剂。
实验流程如下：其中滤液C就是欲制备的净水剂。
试完成下列问题：(1)写出混合物A、B，滤液C、沉淀D的主要成分：A________；B________；C________；D________。
(2)写出高岭土与纯碱加热熔融的两个化学方程式：________、________。
(3)该实验中，熔融高岭土、纯碱的混合物可以选用的坩埚有________。
A．玻璃坩埚B．瓷坩埚 C．氧化铝坩埚D．铁坩埚1.B2.C 3 AD 4.AD 5.B 6.D 7.B 8.C 9.D 10.B 11. C 12.B13.解析：(1)石英的主要成分是酸性氧化物SiO2，SiO2与碱反应生成盐和水，2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H 2O 。
(2)过滤，除去石英中的杂质，得滤液为Na 2SiO 3(aq)，硅酸钠是弱酸盐，与盐酸发生复分解反应：Na 2SiO 3＋2HCl===2NaCl ＋H 2SiO 3↓。
(3)微热，H 2SiO 3(aq)浓缩，聚合为胶体，加热硅酸溶胶脱水，生成多孔硅胶：H 2SiO 3=====△H 2O↑＋SiO 2。
答案：(1)2OH －＋SiO 2===SiO 2－3＋H 2O(2)SiO 2－3＋2H ＋===H 2SiO 3↓(3)H 2SiO 3=====△H 2O↑＋SiO 2；干燥剂(或催化剂载体)14.解析：(1)因为SiO 2除了溶于氢氟酸外不溶于其他酸，而CaCO 3溶于盐酸，其反应的化学方程式为：CaCO 3＋2HCl===CaCl 2＋H 2O ＋CO 2↑，所以，该小题的答案为：A ；④。
(2)根据SiO 2能溶于NaOH 溶液，即SiO 2＋2NaOH===Na 2SiO 3＋H 2O ，而CaCO 3不能，所以，该小题的答案为：B ；④。
(3)因为NaCl 溶于水，而SiO 2不溶于水，所以该小题的答案为：D ；④⑤。
(4)因为SiO 2不溶于盐酸，而Fe 2O 3溶于盐酸，即Fe 2O 3＋6HCl===2FeCl 3＋3H 2O ，所以该小题的答案为：A ；④。
(5)因为H 2SiO 3受热分解生成SiO 2，即H 2SiO 3=====△SiO 2＋H 2O ，所以该小题的答案为：不加试剂；③。
(6)因为SiO 2不溶于水，而Na 2SO 4溶于水，所以该小题的答案为：D ；④。
答案：(1)A ④ (2)B ④ (3)D ④⑤ (4)A ④ (5)不加试剂 ③ (6)D ④15.解析：(1)光导纤维的主要成分是SiO 2，所以B 为SiO 2；SiO 2在高温下与碳反应得到的是硅与一氧化碳，而其中只有硅可与氯气反应，所以A 为硅，D 为CO ，G 为SiCl 4；SiO 2与氢氧化钠溶液反应，可得硅酸钠，所以C 为Na 2SiO 3；而E 是由CO 得到，从反应的过程看，应为CO 2，所以F 为硅酸。
(2)在这两个反应中第二个为离子反应，所以要写成离子方程式的形式。
(3)在SiO 2＋2C=====高温Si ＋2CO↑反应中，碳是还原剂，而且当有1 mol Si 生成时，转移电子数为 4 mol 。
答案：(1)Si Na 2SiO 3 H 2SiO 3 (2)SiO 2＋2C=====高温Si ＋2CO↑SiO 2－3＋CO 2＋H 2O===CO 2－3＋H 2SiO 3↓(3)还原剂 4 mol16.解析：因都为易溶于水的化合物，故Ag ＋一定与NO －3组成AgNO 3，H ＋不会与OH －或SiO 2－3组合，故应与Cl －组成盐酸，则A 为盐酸，因A 与B 、C 混合均产生白色沉淀且B 的焰色反应为黄色，则B 为Na 2SiO 3，C 为AgNO 3，剩余的一种物质D 为KOH 。
答案：(1)HCl Na 2SiO 3 AgNO 3 KOH (2)SiO 2－3＋2H ＋===H 2SiO 3↓(3)① ③ ②17.解析：加热高岭土与纯碱的混合物，发生的反应为Al 2O 3＋Na 2CO 3=====高温2NaAlO 2＋CO 2↑、SiO 2＋Na 2CO 3=====高温Na 2SiO 3＋CO 2↑，因此根据转化关系可知，A 为偏铝酸钠和硅酸钠的混合物，B 为硅酸和氯化铝的混合物，C 为氯化铝，D 为硅酸。
因上述反应过程中二氧化硅、氧化铝均能与碳酸钠反应，所以熔融高岭土时只能选用铁坩埚。