《初升高衔接教材初高中化学衔接暑期教程》专题41 无机非金属材料的主角硅 Word版文档格式.docx
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二、二氧化硅
(一)结构
二氧化硅是含有[SiO4]四面体结构的立体网状结构的晶体,不存在单个的二氧化硅分子。
每个O原子周围连接着2个Si原子,成直线型。
每个Si原子周围连接着4个O原子,构成以Si原子为中心的正四面体结构,4个O原子分别位于正四面体的4个顶点上(虚线示型)。
(二)物理性质:
熔点高,硬度大。
(三)化学性质:
1.除氢氟酸外不与其它酸反应
SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O
用途:
可以在玻璃上雕刻花纹等。
2.与碱性氧化物反应
SiO2+CaOCaSiO3
3.与碱反应
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
思考:
实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞,你知道为什么吗?
提示:
防止玻璃中的SiO2与NaOH溶液反应生成粘稠的Na2SiO3,使瓶塞和瓶口粘在一起。
4.与盐的反应
SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑
CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑
5.与碳单质的反应
SiO2+2CSi+2CO↑(工业制硅)
(四)用途
1.水晶可用于电子工业的部件、光学仪器、工艺品;
2.SiO2是制光导纤维的重要原料;
3.较纯的石英用于制造石英玻璃;
4.石英砂用于制玻璃的原料及建筑材料。
玛瑙饰物实验室使用的石英坩埚信息高速公路的骨架——石英光导纤维
三、硅酸
(一)物理性质:
硅酸为白色固体,难溶于水。
其酸性极弱,比碳酸还弱,与一般的酸相比,硅酸的组成与结构都复杂得多,常用化学式H2SiO3来简单地表示硅酸。
(二)化学性质:
1.与碱反应
H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2O
硅酸的热稳定性很弱,受热分解为二氧化硅和水
2.受热分解
H2SiO3SiO2+H2O
硅酸凝胶经干燥脱水就形成硅酸干胶,称为“硅胶”,可做干燥剂,也可以用作催化剂的载体。
干燥硅胶湿硅胶
【实验4-1】硅酸性质的探究
实验原理:
Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓。
实验步骤:
在饱和Na2SiO3溶液中逐滴加入1~2滴酚酞,再逐滴加入稀盐酸,溶液红色变浅直至消失,停止加入,可以看到先生成的H2SiO3逐渐聚合而形成胶体溶液——硅酸溶液。
实验现象:
加入酚酞后,溶液变红,再滴入稀盐酸,红色变浅,继续加入稀盐酸,红色消失,有白色胶状沉淀生成。
实验结论:
①Na2SiO3的水溶液呈碱性;
②Na2SiO3溶液能够与稀盐酸反应生成硅酸;
③H2SiO3胶体最终凝聚成为H2SiO3沉淀。
(三)硅酸和碳酸的性质比较
物质
硅酸
碳酸
化学式
H2SiO3
H2CO3
酸酐
SiO2
CO2
制法
Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓
CO2+H2O=H2CO3
颜色与状态
白色、粉末状
无色、液态,只存在于水溶液中
水溶性
不溶于水
只存在于水溶液中
酸性比较
酸性:
碳酸>硅酸
实验探究
例.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。
(2)装置B所盛的试剂是,其作用是。
(3)装置C所盛试剂是,C中反应离子方程式是。
思维训练
1.基础练习:
思维的准确性训练(Accuracyofthinkingtraining)
1.下列说法正确的是( )
A.二氧化硅溶于水显酸性B.二氧化碳通入Na2SiO3溶液中可以得到硅酸
C.二氧化硅常用作干燥剂D.二氧化硅是酸性氧化物,它不溶于任何酸
2.下列物质中能与二氧化硅起化学反应的是( )
①浓HNO3 ②水 ③氢氟酸 ④KOH溶液
A.①②B.②④C.①④D.③④
3.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→Na2SiO3C.Na2O2→Na2CO3D.SiO2→H2SiO3
4.下列关于二氧化硅的说法中错误的是( )
A.二氧化硅分子是由一个硅原子和两个氧原子构成
B.二氧化硅与二氧化碳结构不同,物理性质有很大差异
C.二氧化硅是硅酸的酸酐
D.二氧化硅是酸性氧化物,它溶于氢氟酸
5.下列说法不正确的是( )
A.因SiO2不溶于水,故H2SiO3不是SiO2对应的酸,或者SiO2不是H2SiO3对应的酸酐
B.CO2通入硅酸钠溶液可以得到硅酸沉淀
C.SiO2是一种空间立体网状结构的晶体,熔点高、硬度大
D.氢氟酸能够雕刻玻璃,故不能用玻璃瓶来盛装氢氟酸
思维的敏捷性训练(Thinkingagilitytraining)
1.二氧化硅是酸性氧化物的原因是( )
A.它溶于水得相应的酸B.它对应的水化物是可溶性强酸
C.它与强碱溶液反应只生成盐和水D.它是非金属氧化物
2.下列说法中正确的是( )
A.二氧化硅是酸性氧化物,它可以跟强碱反应,但不能跟任何酸反应
B.根据SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑的反应,可推知硅酸酸性比碳酸强
C.CO2气体通入Na2SiO3溶液中可制得硅酸
D.SiO2与水反应可得到硅酸
3.下列关于SiO2和CO2的说法中正确的是( )
A.CO2、SiO2分别是碳酸和硅酸的酸酐B.CO2和SiO2与水反应分别生成相应的酸
C.CO2是酸性氧化物,SiO2是两性氧化物D.CO2和SiO2都是由相应的分子组成的
4.下列说法正确的是( )
A.二氧化硅是酸性氧化物,它可以跟碱反应,但不能与任何酸反应
B.根据反应SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑可推知硅酸的酸性比碳酸强
C.二氧化碳通入硅酸钠溶液中可以制得澄清的硅酸溶液
D.二氧化硅常被用来制造光导纤维
5.下列表述正确的是( )
①人造刚玉熔点很高,可用作高级耐火材料,主要成分是二氧化硅;
②化学家采用玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无溶剂合成,玛瑙的主要成分是硅酸盐;
③提前建成的三峡大坝使用了大量水泥,水泥是硅酸盐材料;
④夏天到了,游客佩戴由添加氧化亚铜的二氧化硅玻璃制作的变色眼镜来保护眼睛;
⑤太阳能电池可采用硅材料制作,其应用有利于环保、节能
A.①②③B.②④C.③④⑤ D.③⑤
思维的广阔性训练(Widthofthinkingtraining)
1.地壳中含量位于第一、二位的元素之间形成的化合物不具有的性质是( )
A.常温下与苛性钠反应B.常温下与水反应
C.常温下与氢氟酸反应D.常温下与氧化钙反应
2.能证明SiO2是酸性氧化物的是( )
A.SiO2+3CSiC+2CO↑B.SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O
C.SiO2+4HF===SiF4↑+2H2OD.SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑
3.玻璃的主要成分之一是二氧化硅。
能在玻璃上蚀刻,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
4.将过量的CO2分别通入①CaCl2溶液;
②Na2SiO3溶液;
③NaAlO2溶液;
④饱和Na2CO3溶液;
⑤Ca(OH)2溶液。
最终溶液中有白色沉淀析出的是( )
A.①②③④⑤B.②③④C.②④⑤D.①②④
5.在一定条件下,下列物质不能和SiO2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氟气
A.③⑤⑦⑧B.⑤⑦⑧C.⑤⑧D.⑤
思维的灵活性训练(Flexibilityofthinkingtraining)
1.下列关于硅酸的说法正确的是( )
A.硅酸可以由SiO2和水通过化合反应直接制得
B.由反应Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓制取硅酸是利用了可溶性酸制难溶性酸的性质
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”的主要化学成分是硅酸
2.二氧化硅是酸酐(即酸性氧化物)的原因是( )
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.下列关于硅酸的叙述,错误的是( )
A.硅酸是一种很弱的酸B.硅酸可由二氧化硅与水反应制得
C.硅酸不稳定,加热脱水会生成二氧化硅D.硅酸可以由可溶性硅酸盐与盐酸反应制得
5.下列关于硅酸的叙述中错误的是( )
A.硅酸是一种很弱的酸
B.硅酸不稳定,加热脱水会产生二氧化硅
C.硅酸可由二氧化硅与水反应制得
D.硅酸应由可溶性硅酸盐与盐酸或二氧化碳反应制得
2.能力拓展
思维的批判性训练(Criticalthinkingtraining)
1.关于二氧化硅,下列叙述不正确的是( )
A.水晶的成分是二氧化硅
B.二氧化硅和二氧化碳在物理性质上有很大差别
C.二氧化硅不溶于水,也不能跟水起反应生成酸
D.二氧化硅是一种酸性氧化物,它不跟任何酸起反应
2.在一定条件下,既能跟二氧化碳,又能跟二氧化硅反应的是( )
①Na2CO3溶液 ②浓H2SO4 ③NaOH溶液 ④木炭
A.①②B.②③C.③④D.①④
3.下列实验能达到实验目的且符合安全要求的是( )
4.下列物质的变化,不能通过一步化学反应完成的是( )
A.CO2→H2CO3B.SiO2→Na2SiO3C.Na2CO3→Na2CO3D.H2SiO3→H2SiO3
5.下列关于二氧化硅的叙述中,不正确的是( )
A.二氧化硅是一种坚硬难溶的固体,化学性质不活泼
B.二氧化硅不溶于水,也不能跟水起反应生成酸
C.二氧化硅和二氧化碳在物理性质上有很大差别
D.二氧化硅是酸性氧化物,不跟任何酸反应
思维的深刻性训练(Thinkingprofunditytraining)
1.下列离子方程式不正确的是( )
A.石英与烧碱溶液反应:
SiO2+2OH-===SiO+H2O
B.向氢氧化钠溶液中通入过量CO2:
CO2+2OH-===CO+H2O
C.向硅酸钠溶液中加入盐酸:
2H++SiO+H2O===H4SiO4↓
D.向碳酸钙上滴稀硝酸:
CaCO3+2H+===H2O+CO2↑+Ca2+
2.下列离
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