二氧化硅和硅酸

第一节(1)二氧化硅和硅酸1、硅的原子结构硅原子和碳原子的最外电子层均有4个电子，其原子既不易失去也不易得到电子，主要形成四价的化合物。一、硅Si+14842+642C2、硅的存在形式硅是一种亲氧元素,在自然界中它总是与氧相互化合的，因此硅都以化合态存在于自然界，主要以氧化物及硅酸盐的形式存在。硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤、约占地壳总量的90%以上。碳—统治有机界：碳是构成有机物的主要元素。硅—统治无机矿物界：硅是构成岩石与许多矿物的基本元素。二、二氧化硅和硅酸1、二氧化硅（SiO2）（1）SiO2的存在形态无定形（硅藻土）（石英晶体）玛瑙水晶水晶玛瑙(无色透明)(彩色环带或层状)硅石结晶形（2）二氧化硅的晶体结构SiO2的晶体结构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。因此，通常用SiO2来表示二氧化硅的组成。SiO2不是分子式，而是化学式（晶体中原子个数最简单的整数比）。【SiO4】四面体结构二氧化硅是以Si为中心，O在4个顶角上的[SiO4]正四面体，空间立体网状结构的晶体。每个Si周围结合4个O，每个O周围与2个Si结合。没有单个SiO2分子存在，只存在硅氧原子，Si:O比例：1：2二氧化硅的用途①水晶可用于制造电子工业的重要部件、光学仪器和工艺品。②SiO2可制光导纤维。③石英玻璃常用来制造耐高温的化学仪器。石英砂常作玻璃原料和建筑材料。光导纤维石英坩埚玻璃仪器在隧道开凿，石英粉加工等工作环境下易形成含有二氧化硅的粉尘，人长期吸入含有二氧化硅的粉尘，就会患硅肺病（旧称矽肺）。危害：根据SiO2的存在和应用，请你分析以下问题：思考与交流：物理性质：难溶于水，熔点高，硬度大。化学稳定性：化学性质很稳定，不活泼。原因：SiO2的这些性质主要与它的结构有关，SiO2是正四面体的空间网状结构，因此性质很稳定。①酸性氧化物与碱性氧化物反应生成盐SiO2+CaO==CaSiO3（3）化学性质:高温实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？因为碱液会跟玻璃塞中的SiO2反应，生成的硅酸钠会把试剂瓶和玻璃塞粘连在一起。硅酸钠，水溶液俗名“水玻璃”，具有黏性，可用作粘合剂，也可用来制备硅胶和木材防火剂等。与强碱反应生成盐和水SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O②与C的反应SiO2+2C==Si+2CO↑高温③与某些盐的反应SiO2+Na2CO3==Na2SiO3+CO2↑高温SiO2+CaCO3==CaSiO3+CO2↑高温反应原理：高沸点物质制低沸点物质。④SiO2不溶于水，不能与水反应生成硅酸。HF是唯一可以与SiO2发生反应的酸，此反应用来雕刻玻璃。SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O⑤与HF的反应（SiO2的特性）2、实验室能不能用玻璃瓶盛装氢氟酸？不能。HF能腐蚀玻璃，要用塑料瓶装，制取HF也不能用玻璃器皿而要用铅皿。1、某同学根据SiO2既可与氢氧化钠反应，也能与氢氟酸反应，推断SiO2为两性氧化物。是否正确?不正确。因为二氧化硅只跟氢氟酸反应，不能与一般的酸反应，只是属于酸性氧化物。【思考与交流】我们知道二氧化碳与水反应生成碳酸，但是SiO2不能与水直接化合成H2SiO3，这是一个特例。思考：SiO2不能直接和水化合成H2SiO3，那怎样制备H2SiO3呢？由于SiO2不溶于水，所以硅酸是通过可溶性硅酸盐与其它酸反应制得的。2、硅酸（H2SiO3）（1）制法——可溶性硅酸盐与酸反应：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，有透明胶冻状物产生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，c、先形成硅酸溶胶，后形成硅酸凝胶，Na2SiO3+2HCl==2NaCl+H2SiO3（胶体）Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O反应原理：强酸制弱酸用H2CO3可制得H2SiO3，可证明H2SiO3的酸性比H2CO3弱。①不稳定（比H2CO3稳定），受热易分解∆H2SiO3==H2O+SiO2②弱酸性H2SiO3+2NaOH=2H2O+Na2SiO3（2）硅酸的性质（3）硅胶制备：H2SiO3硅酸凝胶硅酸干凝胶“硅胶”用途：硅胶多孔，吸附水份能力强，常用作实验室和袋装食品，瓶装药品等的干燥剂，也可以用作催化剂的载体。逐渐聚合干燥脱水1、二氧化硅属于酸性氧化物的理由主要是()A．硅是非金属元素B．二氧化硅对应的水化物是可溶性弱酸C．二氧化硅只能与强碱反应生成盐和水D．二氧化硅不能与酸反应巩固练习:C3.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.碳酸钠溶液巩固练习:2、下列物质中能跟SiO2发生反应的是()A.盐酸B.硝酸C.硫酸D.烧碱溶液DC4、关于二氧化硅说法错误的是（）A、二氧化硅分子由一个硅原子和两个氧原子构成。B、不能由二氧化硅跟水直接作用制取硅酸。C、二氧化硅能与氢氟酸反应，又能与烧碱反应，所以它是两性氧化物。D、二氧化硅和二氧化碳在物理性质上有很大差别。AC5、下列说法正确的是（）A、SiO2溶于水显酸性B、二氧化硅是硅酸的酸酐C、SiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸D、因高温时SiO2与Na2CO3反应放出CO2，所以硅酸酸性比碳酸强B