二氧化硅和硅酸课件
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二氧化硅和硅酸
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____
4、二氧化硅的化学性质
（1）具有酸性氧化物的通性
① 与碱性氧化物反应
高温
SiO2 ＋ CaO
CaSiO3
② 与强碱反应
SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O Na2SiO3具有较强的黏性,其水溶液称为水玻璃
比一比
实
验
室
里
的
用玻璃塞为什么打不开呢？
试
（提示：玻璃含二氧化硅）
剂
瓶
SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O
现象
滴入酚酞溶液呈红色 滴入盐酸有白色沉淀产生
结论
Na2SiO3呈碱性；硅酸难溶于水
化学方程式
Na2SiO3+2HCl
H2SiO3↓+2NaCl
向Na2SiO3溶液中通入CO2也可生成H2SiO3
Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3↓ SiO32- + H2O + CO2= CO32- + H2SiO3↓
C 硫酸
D 苛性钠溶液
二氧化硅和二氧化碳的性质比较
状态
二氧化碳 CO2 气态
二氧化硅 SiO2 固态
熔沸点 硬度
熔沸很低
熔点高，硬度大
水溶性
能溶于水
不溶于水
化 与水反应
CO2 + H2O = H2CO3
不能反应
学 与碱反应 CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
性
高温
质
与碱性氧化物 反应
CO2+Na2O=Na2CO3 SiO2＋ CaO =CaSiO3
与酸
用途
——
能与氢氟酸反应
人工降雨，灭火,饮料等 P75, 图4－5
二、硅酸(H2SiO3 )
硅酸是一种白色的固体，它不溶于 水；是一种弱酸
实验4-1 强酸制弱酸
在试管中加入3~5mL饱和Na2SiO3溶液，滴 入1~2滴酚酞溶液，再用胶头滴管逐滴加入稀盐 酸，边加边振荡，至溶液红色变浅并接近消失时 停止。静置。仔细观察变化过程及其现象。
高温
CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2↑
3、二氧化硅的用途
主要用作石英坩埚、光导纤维、饰品、建筑 材料(沙子)
学中用
1、下列物质中,不能用玻璃瓶来盛装的是( C )
A.烧碱溶液 B.浓硫酸
C.氢氟酸
D.碳酸钠溶液
2、要除去SiO2中的CaO杂质，最适宜的试剂是 （ B）
A.纯碱溶液 B 盐酸
生成的Na2SiO3会把试剂瓶和玻璃塞粘连在 一起，所以打不开。
4、二氧化硅的化学性质
（2）具有弱的氧化性
从沙漠到电脑
与 C 反应
高温
SiO2 ＋ 2 C
Si + CO ↑
学中用
1、加热熔融烧碱时应使用下列哪种坩埚
（ C）
A.石英坩埚
B.普通玻璃坩埚
C.铁坩埚
D.氧化铝坩埚
解释：石英坩埚、玻璃坩埚中均含有SiO2，在加 热的情况下会与NaOH发生反应SiO2＋2NaOH Na2SiO3＋H2O，因此应当选用铁坩埚。
入可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀
4、二氧化硅的化学性质
（3）SiO2的特殊性：
① 只和HF反应
SiO2+4HF
SiF4↑+2H2O
用途：刻蚀玻璃（制作玻璃工艺品）
实验室用什么仪器来盛装HF？
使用塑料瓶
用氢氟酸“刻”出的玻璃工艺品
4、二氧化硅的化学性质
（4）用SiO2制取玻璃
高温
Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑
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____
4、二氧化硅的化学性质
（1）具有酸性氧化物的通性
① 与碱性氧化物反应
高温
SiO2 ＋ CaO
CaSiO3
② 与强碱反应
SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O Na2SiO3具有较强的黏性,其水溶液称为水玻璃
比一比
实
验
室
里
的
用玻璃塞为什么打不开呢？
试
（提示：玻璃含二氧化硅）
剂
瓶
SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O
现象
滴入酚酞溶液呈红色 滴入盐酸有白色沉淀产生
结论
Na2SiO3呈碱性；硅酸难溶于水
化学方程式
Na2SiO3+2HCl
H2SiO3↓+2NaCl
向Na2SiO3溶液中通入CO2也可生成H2SiO3
Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3↓ SiO32- + H2O + CO2= CO32- + H2SiO3↓
C 硫酸
D 苛性钠溶液
二氧化硅和二氧化碳的性质比较
状态
二氧化碳 CO2 气态
二氧化硅 SiO2 固态
熔沸点 硬度
熔沸很低
熔点高，硬度大
水溶性
能溶于水
不溶于水
化 与水反应
CO2 + H2O = H2CO3
不能反应
学 与碱反应 CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
性
高温
质
与碱性氧化物 反应
CO2+Na2O=Na2CO3 SiO2＋ CaO =CaSiO3
与酸
用途
——
能与氢氟酸反应
人工降雨，灭火,饮料等 P75, 图4－5
二、硅酸(H2SiO3 )
硅酸是一种白色的固体，它不溶于 水；是一种弱酸
实验4-1 强酸制弱酸
在试管中加入3~5mL饱和Na2SiO3溶液，滴 入1~2滴酚酞溶液，再用胶头滴管逐滴加入稀盐 酸，边加边振荡，至溶液红色变浅并接近消失时 停止。静置。仔细观察变化过程及其现象。
高温
CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2↑
3、二氧化硅的用途
主要用作石英坩埚、光导纤维、饰品、建筑 材料(沙子)
学中用
1、下列物质中,不能用玻璃瓶来盛装的是( C )
A.烧碱溶液 B.浓硫酸
C.氢氟酸
D.碳酸钠溶液
2、要除去SiO2中的CaO杂质，最适宜的试剂是 （ B）
A.纯碱溶液 B 盐酸
生成的Na2SiO3会把试剂瓶和玻璃塞粘连在 一起，所以打不开。
4、二氧化硅的化学性质
（2）具有弱的氧化性
从沙漠到电脑
与 C 反应
高温
SiO2 ＋ 2 C
Si + CO ↑
学中用
1、加热熔融烧碱时应使用下列哪种坩埚
（ C）
A.石英坩埚
B.普通玻璃坩埚
C.铁坩埚
D.氧化铝坩埚
解释：石英坩埚、玻璃坩埚中均含有SiO2，在加 热的情况下会与NaOH发生反应SiO2＋2NaOH Na2SiO3＋H2O，因此应当选用铁坩埚。
入可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀
4、二氧化硅的化学性质
（3）SiO2的特殊性：
① 只和HF反应
SiO2+4HF
SiF4↑+2H2O
用途：刻蚀玻璃（制作玻璃工艺品）
实验室用什么仪器来盛装HF？
使用塑料瓶
用氢氟酸“刻”出的玻璃工艺品
4、二氧化硅的化学性质
（4）用SiO2制取玻璃
高温
Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑