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第四章第一节第一课时课前预习·巧设计名师课堂·一点通考点一创新演练·大冲关设计1设计2考点二设计3课下30分钟演练课堂10分钟练习课堂5分钟归纳第一节无机非金属材料的主角——硅第一课时二氧化硅和硅酸(1)碳、硅核电荷数分别是6和14，其原子结构示意图为：、。(2)CO2是一种氧化物，它和足量NaOH反应的化学方程式为：。(3)地壳中含量最多的两种元素是、，二者形成的化合物为，对应的酸为H2SiO3。酸性OSiSiO22NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O一、硅元素的存在二、二氧化硅1．存在SiO2存在形态有形和无定形两大类，统称硅石。石英、水晶、玛瑙、沙子、光导纤维的主要成分均是。2．结构SiO2晶体是空间网状结构，每个Si周围结合个O，每个O周围有个Si，Si∶O＝。3．物理性质SiO2的熔点，硬度，不溶于水。结晶SiO2四面体421∶2高大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。(3)和玛瑙制作饰物和工艺品。(4)实验室中使用的石英坩埚。三、硅酸1．物理性质硅酸是一种溶于水的胶状物。光导纤维石英不白色2．化学性质(1)弱酸性：向Na2SiO3溶液中通入CO2气体，化学方程式为：，结论(酸性)：H2SiO3H2CO3。Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓H2SiO3=====△H2O＋SiO2(2)不稳定性：H2SiO3不稳定，受热易分解，化学方程式为：。3．制备实验操作实验现象滴加酚酞溶液后溶液呈色，滴加稀盐酸后溶液变为色，有生成结论Na2SiO3溶液呈性；滴加稀盐酸后反应的化学方程式为：红无透明胶状物碱Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3(胶体)4．存在及用途浓度小→硅酸溶胶，浓度大→硅酸凝胶，其中，硅酸凝胶干燥脱水得到硅酸干凝胶，称为“硅胶”，具有强的，常用作或的载体。吸水性干燥剂催化剂1．请将下列物质与相应的用途连接起来。(1)SiO2A.玛瑙饰物B.干燥剂(2)硅胶C.催化剂载体D.光导纤维答案：(1)—A、D(2)—B、C2．判断正误(正确打“√”号，错误打“×”号)。(1)硅元素在自然界中既有化合态，又有游离态。()(2)SiO2是空间正四面体网状结构晶体。()(3)SiO2是酸性氧化物，与任何酸都不能发生反应。()(4)利用石英坩埚可熔融NaOH固体()(5)向Na2SiO3溶液中通入CO2，有白色胶状沉淀产生，可证明酸性：H2CO3H2SiO3()答案：(1)×(2)√(3)×(4)×(5)√3．长距离联网所使用的传输速度快、信息量大的线路，其材料的主要化学成分为________，该材料的名称是________。这种材料被埋在地下时，如果裸露在碱性土壤中，会导致断路，用离子方程式说明原因：____________________________________________________。答案：SiO2光导纤维SiO2＋2OH－===SiO2－3＋H2O4．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解析：二氧化硅对应的酸虽然是硅酸，但是由于二氧化硅不溶于水也不与水反应，所以B项错误。答案：BSiO2的结构和性质CO2和SiO2的比较CO2SiO2构成CO2分子硅原子和氧原子按1∶2的比例组成的立体网状结构的晶体，无SiO2分子物理性质气体，熔、沸点低，溶于水固体，熔、沸点高，硬度大，不溶于水CO2SiO2与碱2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2OSiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O与水CO2＋H2OH2CO3不反应化学性质与碳C＋CO2=====高温2CO2C＋SiO2=====高温Si＋2CO↑CO2SiO2与氢氟酸不反应SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O化学性质与氧化钙CO2＋CaO===CaCO3SiO2＋CaO=====高温CaSiO3CO2SiO2化学性质与盐Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2SiO2＋CaCO3=====高温CaSiO3＋CO2↑SiO2＋Na2CO3=====高温Na2SiO3＋CO2↑[例1]下列叙述正确的是()A．CO2和SiO2都是酸性氧化物，所以两者物理性质相似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晶体熔、沸点高，硬度大，故可用于制做光导纤维[解析]CO2的熔沸点低，溶于水，SiO2的熔沸点高，硬度大，不溶于水，两者是酸性氧化物和其物理性质没有因果关系，A错；CaCO3和SiO2反应是SiO2的特殊性质，不能说明H2CO3的酸性比H2SiO3的弱，B错；SiO2晶体在光学方面的特性，决定了其可制做光导纤维，D错。[答案]C(1)结构决定性质，SiO2与CO2性质上的差异，主要是二者结构上的不同决定的。(2)CO2与H2O能反应，但SiO2不溶于水也不与水反应；SiO2与氢氟酸能反应，但CO2不与酸反应。H2SiO3的性质H2CO3与H2SiO3性质的比较H2CO3H2SiO3酸性均为弱酸，且酸性：H2CO3H2SiO3水溶性能溶于水难溶于水稳定性常温下易分解生成CO2和H2O受热易分解生成SiO2和H2O制备CO2＋H2OH2CO3Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓转化关系Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓[例2]下列关于硅酸的说法正确的是()A．硅酸可以通过SiO2和水的化合反应直接制得B．用反应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．硅胶可用作袋装食品的干燥剂[解析]SiO2不能与水反应生成硅酸，A错；B中反应是利用了强酸制弱酸的性质，B错；硅酸虽难溶于水，但可与强碱溶液反应生成硅酸盐，C错。[答案]DH2SiO3虽然是SiO2相应的水化物，但因SiO2不溶于水，制备H2SiO3时，应使用可溶性硅酸盐与酸性比硅酸强的酸反应制取。(1)SiO2是硅最重要的化合物，其组成多样，石英、沙子、玛瑙、光导纤维等的主要成分均为SiO2。(2)SiO2为酸性氧化物，可与CaO、NaOH等反应，SiO2＋CaO=====高温CaSiO3；SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。(3)SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O，氢氟酸可用来刻蚀玻璃。(4)硅酸酸性比碳酸还弱，可用方程式：Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓来证明。硅酸凝胶经干燥脱水后得到硅胶，常用做干燥剂和催化剂的载体。