二氧化硅的化学性质

元素在地壳中的含量12345678910氧48.6%硅26.3%铝7.73%铁4.75%钙3.45%钠2.74%钾2.47%镁2.00%氢0.16%其他1.20%第四章非金属及其化合物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．CSi碳是构成有机物的主要元素硅是构成岩石和许多矿物的主要元素从原子结构认识硅思考：碳和硅在自然界中存在形式有所不同的原因是什么？碳和硅都是亲氧元素但是硅的亲氧能力更强Si无游离态化合态：硅的氧化物和硅酸盐天然的SiO2硅石有结晶形（石英晶体）无定形——硅藻土{水晶玛瑙一、二氧化硅和硅酸1、二氧化硅（SiO2）(1)存在思考题什么是硅石、石英、水晶、玛瑙？阅读75页,画出由硅石分类到玛瑙的树状分类图。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）无定形（硅藻土）无色透明彩色环带或层状水晶玛瑙天然水晶天然玛瑙SiO(2)结构每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，SiO2表示O与Si的原子个数比,不是分子式是化学式。SiO2是立体网状结构，因此性质很稳定[SiO4]四面体结构立体网状结构决定了SiO2具有优良的物理和化学性质思考题下列说法错误的是（）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SiO2的立体网状结构和它在自然界的广泛存在CDE二氧化碳CO2二氧化硅SiO2化学式的意义状态硬度熔沸点相同点表示二氧化碳分子及其组成表示二氧化硅晶体中硅氧原子个数比气态固态很小很大可溶于水不溶于水很低很高(3)性质SiO2是一种坚硬难熔的固体,不溶于水，纯净的二氧化硅无色透明。物理性质：都属酸性氧化物水溶性SiO2的化学性质（很不活泼）高温讨论：什么叫酸性氧化物？初中学过的酸性氧化物的通性包括哪些方面（以CO2为例）1.具有酸性氧化物的通性SiO2＋CaO==CaSiO3a.与强碱反应生成盐和水SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O硅酸钠b.与碱性氧化物反应生成盐（有粘性）SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O腐蚀玻璃2.特性----与氢氟酸HF反应SiO2+2C＝高温Si+2CO↑（工业制粗硅）3.弱氧化性（在高温下能与还原剂反应）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。想一想实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O实验室现提供下列试剂瓶,①细口磨口塞玻璃瓶②广口瓶③细口橡皮塞玻璃瓶④棕色广口瓶⑤细口塑料瓶，如果你是实验室管理员,你将如何存放下列药品?你的依据是什么?a.二氧化硅______b.氢氧化钠溶液____c.硝酸银晶体_____d.氢氟酸___e.浓硫酸____考考你！②③④⑤①二氧化硅的用途由于SiO2具有优良的物理化学性能，加上SiO2在自然界的广泛存在，因此从古到今都被人类广泛地应用。光学纤维胃镜二氧化碳CO2二氧化硅SiO2状态气态固态熔沸很低熔点高，硬度大水溶性微溶于水不溶于水化学性质与酸——用途人工降雨，灭火,饮料等(P75)与水反应与碱性氧化物反应与碱反应CO2+H2O=H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+Na2O=Na2CO3CO2+CaO=CaCO3不能能与强碱反应能与氢氟酸反应SiO2＋CaO==CaSiO3高温CO2＋H2O＝H2CO3，但是SiO2不能与水直接化合成H2SiO3，这是一个特性。思考：SiO2不能直接和水化合成H2SiO3，那怎样制备H2SiO3呢？2.硅酸（H2SiO3）H2SiO3是一种很弱的酸(酸性比H2CO3还弱)，是一种不溶性酸，是一种白色固体，它是SiO2的对应水化物。（1）制法——通过可溶性硅酸盐与酸反应制得的。实验4-1Na2SiO3+2HCl=H2SiO3+2NaCl浓度增大干燥脱水硅酸胶体溶液→硅酸凝胶→硅胶（多孔）现象结论化学方程式滴入酚酞后溶液变为红色，再滴入稀盐酸，溶液红色变浅至无色，同时有白色胶状沉淀产生a.Na2SiO3溶液呈碱性b.可溶性硅酸盐与盐酸反应生成不溶于水的硅酸Na2SiO3+2HCl==H2SiO3(胶体)+2NaClSiO32-+2H+==H2SiO3离子方程式（2）酸性太弱，只能与强碱发生中和反应H2SiO3+2NaOH==Na2SiO3+2H2O（3）不稳定，受热易分解用H2CO3可制得H2SiO3，可证明H2SiO3的酸性比H2CO3弱。SiO32-+H2O+CO2==CO32-+H2SiO3↓Na2SiO3+H2O+CO2==Na2CO3+H2SiO3↓∆H2SiO3==H2O+SiO2（比H2CO3稳定）【小结】硅酸（H2SiO3)（1）制取：Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓白色胶状强酸制弱酸（2）性质：①白色胶状，难溶②弱酸性（酸性H2SiO3H2CO3）③脱水形成硅胶Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3（用作干燥剂）原理∆H2SiO3==H2O+SiO21、制造光导纤维的主要原料是（）A.晶体硅B.二氧化硅C.石墨D.硅酸钠2、下列各组物质有关性质关系的比较，正确的是（）A.稳定性：CO2SiO2B.酸性：H2SiO3H2CO3C.熔点：SiO2CO2（干冰）D.导电能力：SiCu3、下列物质中,不能用玻璃瓶来盛装的是()A.烧碱溶液B.浓硫酸C.氢氟酸D.碳酸钠溶液4、要除去SiO2中的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5、加热熔融烧碱时应使用下列哪种坩埚（）A.石英坩埚B.普通玻璃坩埚C.铁坩埚D.陶瓷坩埚BCCBC写出下列的化学方程式：１、二氧化硅和氢氟酸反应2、二氧化硅和氧化钙反应3、二氧化硅和氢氧化钠溶液4、实验室制取硅酸5、二氧化碳通入氢氧化钠溶液SiO2+4HF==SiF4↑+2H2OSiO2+CaO=高温=CaSiO3SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2ONa2SiO3+2HCl=H2SiO3+2NaClCO2+2NaOH=Na2CO3+H2O二、硅酸盐硅酸盐的结构很复杂，一般都不溶于水。最简单的硅酸盐是硅酸钠（Na2SiO3），其水溶液俗称为水玻璃，可用作肥皂填料、木材防火剂等放入蒸馏水现象结论水份蒸发后燃烧放入Na2SiO3溶液水份蒸发后不燃烧水份蒸发后，失去防火作用防火效果好用作防火剂硅酸盐结构复杂、种类繁多，通常用二氧化硅和金属氧化物的形式表示其组成。例如：硅酸钠：Na2SiO3高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4Na2O·SiO2Al2O3·2SiO2·2H2O要领：两边原子个数守恒格式：金属氧化物、二氧化硅、水顺序：金属按活动顺序表练习：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普通玻璃：CaNa2Si6O14黏土：Al2(Si2O5)(OH)4Na2O·SiO23MgO·CaO·4SiO2K2O·Al2O3·6SiO2CaO·Na2O·6SiO2Al2O3·2SiO2·2H2O无机非金属材料硅酸盐产品陶瓷水泥玻璃t硅酸盐产品简介：产品主要原料主要设备反应条件主要反应或主要成分主要性质水泥粘土、石灰石、(石膏)适量水泥回转窑高温硅酸三钙：3CaO·SiO2硅酸二钙：2CaO·SiO2铝酸三钙：3CaO·Al2O3水硬性玻璃纯碱石灰石石英玻璃窑高温Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2↑成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2传统无机非金属材料：陶瓷、玻璃、水泥新型无机非金属材料：新型陶瓷高温结构陶瓷、压电陶瓷透明陶瓷、超导陶瓷等生物陶瓷--人造骨具有特殊功能的含硅物质碳化硅（SiC俗称金刚砂），具有金刚石的结构。硬度很大，用作砂纸、砂轮的磨料。硅钢（铁合金）导磁性良好，用作变压器铁芯硅橡胶具有均匀微孔结构的铝硅酸盐分子筛1.制法SiO2+2C===Si+2CO2.物性结构类似金刚石,为硬而脆的灰黑色固体,熔点高,硬度大。高温三.硅单质(晶体硅是良好的半导体材料)Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑3.化性（1）常温下：化学性质不活泼，只跟F2、HF、强碱(NaOH、KOH等)反应，不跟O2、Cl2、H2SO4、HNO3等反应(2)加热时：与一些非金属(O2、Cl2、C等)反应Si+O2===SiO2，Si+2F2===SiF4，Si+4HF=SiF4↑+2H2↑4.用途晶体硅的导电性介于导体和半导体之间,是良好的半导体材料,硅是信息技术的关键材料硅太阳能电池电脑的中央处理器（CPU）2．下列反应能说明二氧化硅是酸性氧化物的是A．SiO2+2C=====Si+2CO↑B．SiO2+2NaOH=====Na2SiO3+H2OC．SiO2+4HF=====SiF4↑+2H2OD．SiO2+CaCO3=====CaSiO3+CO2↑B1.将过量的CO2分别通入：①CaCl2溶液；②Na2SiO3溶液；③Ca(OH)2溶液；④饱和Na2CO3溶液。最终溶液中有白色沉淀析出的是()A．①②③④B．②④C．①②③D．②③B3．制造光导纤维的主要原料是A．晶体硅B．二氧化硅C．石墨D．硅酸钠4．下列叙述正确的是A．自然界存在大量单质硅B．SiO2与任何酸都不起反应C．光导纤维被广泛应用于能量传输和信息传输D．SiO2的化学性质活泼，能与很多物质发生化学反应BC5.CO2通入下例各溶液中，不可能产生沉淀的是（）A、氯化钙溶液B、石灰水C、饱和碳酸钠溶液D、硅酸钠溶液A练习：物质A是一种高硬度高熔点的化合物，不溶于硫酸、硝酸等强酸，但能溶于氢氟酸，能与强碱溶液反应生成化合物B；气体C能使澄清石灰水变浑浊，把气体C通入B的溶液中，则得到化合物D，D加热又转变为化合物A。写出A、B、C、D的化学式：A________B__________C_______D________SiO2Na2SiO3H2SiO3CO2复习：一、二氧化硅1、二氧化硅的晶体结构：空间网状2、二氧化硅的物理性质：熔沸点高、硬度大、不溶于水（不反应）3、二氧化硅的化学性质：（1）不与一般的酸反应，只跟氢氟酸（2）与碱反应（3）高温下与部分金属氧化物反应其他知识首页补充知识（一）二氧化硅的性质：具有弱的氧化性：用于制取单质硅高温下与盐反应：SiO2+2C===Si+2CO↑高温SiO2+CaCO3===CaSiO3+CO2↑高温硅酸凝胶经过干燥脱水即成为硅胶硅胶多孔、吸水能力强、常做干燥剂首页1、硅酸：不溶于水、弱酸性二、硅酸和硅酸盐可以由硅酸盐跟酸（碳酸都可）反应制得2、硅酸钠：水玻璃（溶液）显碱性、可以与酸反应3、硅酸盐结构复杂、稳定性高陶瓷、砖瓦、水泥、玻璃都是硅酸盐产品首页1、硅：熔点高、硬而脆、不活泼三、硅及其化合物转化关系良好的半导体、太阳能电池材料2、转化关系：写出相关的化学方程式SiF4SiO2CaSiO3Na2SiO3H2SiO3Si其他知识首页其他知识（二）1、存放碱液不能用玻璃塞的原因：玻璃中含有的SiO2与碱反应而黏结2、硅酸不能由二氧化硅跟水反应制取3、水玻璃久置空气中会变浑浊4、复杂的硅酸盐常写成氧化物的形式首页SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2ONa2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓Na2SiO3+CO2+H2O=Na2C