化学 必修1 4.1 第1课时 二氧化硅和硅酸

(共45张PPT)
　　本章主要讨论硅、氯、硫和氮等典型元素及其重要化合物的性质．这些内容既是今后继续学习化学的基础，又是在生活中经常要接触、需要了解和应用的化学常识．
第一节　 硅及其化合物，安排在第一节，突出了硅在新能
源、新材料中的作用．从硅及其化合物的知识体系来看，它由二氧化硅和硅酸、硅酸盐以及硅单质等三部分内容组成．
第二节　 富集在海水中的元素——氯．本节内容主要包括
三部分：一是活泼的黄绿色气体——氯气，二是氯离子(Cl－)的检验，三是卤素简介．
第三节　 硫和氮的氧化物．从人们熟悉的空气质量日报提
出相关的3个问题，然后教科书安排了三部分内容，第一部分是二氧化硫和三氧化硫的性质，第二部分是二氧化氮、一氧化氮的性质，第三部分是二氧化硫和二氧化氮对大气的污染．
第四节　 氨、硝酸、硫酸．本节教科书选择硫酸、硝酸的
氧化性，氨气的性质和制法，以及自然界中氮的循环为内容，目的是让学生了解这些重要化工产品的主要性质，了解氮的循环对生态平衡的作用．
[链接新课标]
通过实验了解氯、氮、硫、硅等非金属及其重要化合物的主要性质，认识其在生产、生活中的应用和对生态环境的影响．
[关注重难点]
(一)重点
二氧化硅、氯气的化学性质；二氧化硫与水的反应、二氧化氮与水的反应；二氧化硫、二氧化氮对空气的污染；氨的化学性质与实验室制法；浓硫酸、硝酸的强氧化性．
(二)难点
二氧化硅的化学性质；氯气与水的反应；氯气与氢氧化钠、氢氧化钙溶液的反应；可逆反应；二氧化氮与水的反应；浓硫酸、硝酸的强氧化性.
第一
课时
二氧
化硅
和硅
酸
第一节无机非金属材料的主角——硅
预习全程设计
名师全程导学
案例全程导航
训练全程跟踪
第一课时　
二氧化硅和硅酸
一、自然界中的硅元素
硅在地壳中的含量仅次于 ，硅是一种亲氧元素，硅的 和 约占地壳质量的90%以上；硅原子最外层有 个电子，主要形成 价的化合物．
氧化物
硅酸盐
4
＋4
氧
天然
结晶
水晶
玛瑙
小粒
2．结构
每个Si原子与周围的 个O原子相结合，每个O原子与 个Si原子相结合．实际上，二氧化硅晶体是由Si原子和O原子按 的比例所组成的 的晶体，我们通常用“SiO2”表示二氧化硅的组成．
4
2
1∶2
立体网状
3．物理性质
二氧化硅是 的固体， 于水．
坚硬难熔
不溶
4．化学性质
(1)与氢氟酸(HF)反应——HF是唯一可以与之发生反应的酸：
(可以用来雕刻玻璃)．
(2)SiO2作为酸性氧化物可以和 、 反应，但
与水 ．
①和碱反应： .
②和碱性氧化物反应： .
SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
强碱
碱性氧化物
不反应
SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
SiO2＋CaO CaSiO3
保存氢氧化钠溶液的试剂瓶能使用玻璃塞吗？为什么？
提示：盛放NaOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，因为玻璃中含有的SiO2，可与NaOH溶液反应生成具有黏性的Na2SiO3，使瓶塞不易打开．
5．二氧化硅的用途
(1)以SiO2为主要成分的沙子是基本的建筑材料；
(2)制造电子部件和光学仪器；
(3)是信息公路的骨架—— 的主要成分；
(4)用石英、玛瑙制作的 ．
光导纤维
工艺饰品
三、硅酸
1．硅酸的性质
(1)弱酸性
向Na2SiO3溶液中通入CO2，反应的化学方程式为
.
结论：H2SiO3酸性比H2CO3酸性 ．
Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3
弱
(2)不稳定性
H2SiO3受热易分解，反应方程式为
.
2．硅酸的制备
可溶的硅酸盐与较强的酸反应可制得硅酸，如Na2SiO3与盐酸反应的化学方程式为 .
Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3↓＋2NaCl
3．硅酸的存在及用途
(1)浓度小时：形成 ．
(2)浓度大时：形成 ．
(3)硅胶
硅酸凝胶经干燥脱水得到的 ，称为“ ”，硅胶多孔，具有强的 ，常用作 或
.
硅酸溶胶
硅酸凝胶
硅酸干凝胶
硅胶
吸水性
干燥剂
催化剂的载体
1．自然界中的硅既有化合态，又有游离态． (　　)
提示：错误，因硅有亲氧性，在自然界中只有化合态，而无游离态．
2．沙子、水晶、玛瑙的主要成分都是SiO2. (　　)
提示：正确，它们都是结晶形二氧化硅．
3．盛装纯碱溶液的试剂瓶可用玻璃塞． (　　)
提示：错误，因纯碱溶液呈碱性，故不能用玻璃塞．
4．硅酸钠溶液可使酚酞溶液变红． (　　)
提示：正确．
5．反应：Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3说明
硅酸酸性弱于碳酸． (　　)
提示：正确．
一、二氧化碳与二氧化硅的比较
名称 二氧化碳 二氧化硅
主要存在环境 空气 岩石中，石英、沙子和硅藻土都含有SiO2
物理性质 熔、沸点低，常温下是气体，微溶于水 硬度大，熔点高的固体，不溶于水
名称 二氧化碳 二氧化硅
化学性质
? 与水反应 CO2＋H2O?
H2CO3 不反应
与酸反应 不反应 SiO2＋4HF=== SiF4↑＋2H2O
与NaOH反应 CO2＋2NaOH=== Na2CO3＋H2O SiO2＋2NaOH=== Na2SiO3＋H2O
与CaO反应 CO2＋CaO=== CaCO3 SiO2＋CaO
CaSiO3
与C反应 CO2＋C 2CO SiO2＋2C
Si＋2CO↑
用途 人工降雨 光导纤维、光学仪器
二氧化碳与二氧化硅性质的不同主要是由其结构的不同决定的，“CO2”可称为1个二氧化碳分子，而“SiO2”却不能表示1个二氧化硅分子，只能表示该晶体中硅、氧原子的个数比为1∶2.
二、硅酸的制备与弱酸性
SiO2难溶于水，不能与水发生反应，在制备硅酸时应用可溶性硅酸盐与较强酸反应，Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓或Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓.
可参考如下实验装置，同时能证明酸性：盐酸＞碳酸＞硅酸．
(1)硅酸制备过程中利用了复分解反应的一般规律：酸性较强的酸可制取酸性较弱的酸．
(2)上述装置中饱和NaHCO3溶液的作用是除去CO2气体中的HCl杂质．
考查点一　二氧化硅的结构和性质————————
[例1]　下列关于二氧化硅的说法中正确的是 (　　)
A．二氧化硅分子由一个硅原子和两个氧原子构成
B．在二氧化硅晶体中，每个硅原子周围结合4个氧原子
C．二氧化硅可用来制作干燥剂，因二氧化硅可与水反应
D．二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸
[解析]　SiO2晶体中不存在单个分子，其结构中每个硅原子周围结合4个氧原子，每个氧原子周围结合2个硅原子，所以硅原子和氧原子的个数比为1∶2，化学式写作SiO2，故A错误，B正确．硅酸在一定条件下可制得硅胶，硅胶可用作干燥剂，但SiO2不与水反应，C项错误．SiO2可与氢氟酸反应，D项错误．
[答案]　B
[关键一点]
硅胶用作干燥剂，在生活中有许多实际应用，如食品、药品等的包装袋内往往能见到它的身影．
二氧化硅是酸酐(即酸性氧化物)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
解析： SiO2是酸酐的原因是它与强碱溶液反应只生成盐和水．SiO2不溶于水，对应的酸H2SiO3也不是强酸．
答案：C
考查点二　硅酸的制备及其弱酸性————————
[例2] 能证明碳酸的酸性比硅酸强的事实是 (　　)
A．CO2溶于水生成碳酸，SiO2不溶于水也不能跟水直接反
应生成硅酸
B．在高温条件下，SiO2和Na2CO3能发生反应：SiO2＋
Na2CO3 Na2SiO3＋CO2↑
C．SiO2熔点比CO2高
D．CO2通入Na2SiO3稀溶液中，生成白色胶状沉淀，所生成
的H2SiO3逐渐聚合而形成硅酸溶胶
[答案]　D
[解析]　A项是CO2和SiO2的溶解性，与酸性强弱无关；B项是在固体反应中难挥发性(高沸点)物质制取易挥发性(低沸点)物质，它是利用两者共熔时生成易挥发的CO2使反应发生；C项是SiO2和CO2的物理性质；D项中是较强酸与较弱酸的盐溶液反应生成较强酸的盐和较弱酸．
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
答案：B
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．