云南省德宏州梁河县第一中学2022高中化学第四章第一节第1课时二氧化硅和硅酸教学案新人教版必修1课前准备及课堂检查一、硅元素的存在硅在地壳中的含量仅次于______，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。二、二氧化硅1．SiO2的存在形式SiO22．SiO2的结构每个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__________结构的晶体，我们通常用“SiO2”表示二氧化硅的组成。3．物理性质二氧化硅是____________的固体，________于水。4．化学性质(1)与氢氟酸(HF)反应——HF是惟一可以与之发生反应的酸____(可用来雕刻玻璃)。(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：________________________。5．二氧化硅的用途(1)以SiO2为主要成分的沙子仍然是基本的建筑材料；(2)电子工业的重要部件、光学仪器；(3)是信息高速公路的骨架——____________的主要成分；(4)用石英、玛瑙制作________。三、硅酸1．硅酸是一种很弱的酸，其酸性比碳酸的还______，溶解度很______。硅酸容易聚合形成硅酸________，硅酸浓度较大时，则形成软而透明的、胶冻状的____________。硅酸凝胶经干燥脱水就形成硅酸干凝胶，称为“________”。硅胶常用作食品等的__________，也可用作催化剂的________。2．SiO2不溶于水，所以硅酸只能通过__________________________________________与其他酸反应制得。实验操作实验现象实验结论及反应方程式在饱和Na2SiO3溶液中，滴加酚酞溶液呈____色。逐滴加入稀盐酸，有透明的凝胶产生，溶液红色逐渐______，最后______Na2SiO3溶液显碱性，与稀盐酸反应生成__________，化学方程式为____________________________________目标检测1．硅在自然界中储量丰富，含量仅次于氧元素，硅存在于地壳的各种矿物和岩石中的形式是( )A．单晶硅B．二氧化硅C．硅酸D．无定形硅2．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．二氧化硅晶体中不存在单个SiO2分子4C．二氧化硅溶于水且显酸性D．二氧化硅和二氧化碳在物理性质上有很大差别3．在一定条件下，下列不能与二氧化硅反应的物质是( )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A．只有③⑤⑦B．只有⑤⑦C．只有②⑤D．只有⑤4．下列离子方程式书写不正确的是( )A．二氧化硅与NaOH溶液反应：SiO2＋2OH－===SiO＋H2OB．碳酸钡溶于稀盐酸：CO＋2H＋===CO2↑＋H2OC．二氧化碳与足量NaOH溶液反应：CO2＋2OH－===CO＋H2OD．把水玻璃滴入盐酸中：SiO＋2H＋===H2SiO3↓5．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．硅酸可由可溶性硅酸盐和盐酸反应制得配餐作业A组题1．在一定条件下，不能既与二氧化碳反应，又与二氧化硅反应的是( )A．Na2CO3溶液B．CaOC．NaOH溶液D．木炭2．光导纤维被认为是20世纪最伟大的发明之一，它使信息科学迅猛发展。光导纤维的主要成分是( )A．CaCO3B．SiO2C．Na2SiO3D．CaSiO33．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不溶于水也不能与水直接反应生成硅酸B．在高温下，SiO2和Na2CO3能发生反应：SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋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4．SiO2属于酸性氧化物的主要理由是( )A．硅是非金属元素B．SiO2对应的水化物是可溶性酸C．SiO2与强碱反应生成盐和水D．SiO2不能与酸反应B组题5．60g石灰石在高温下与23g石英反应产生的气体在标准状况下的体积是( )A．5.6LB．11.2LC．13.44LD．6.72L6.化合物A、D、F是中学化学中常见的物质，化合物B、C、E中含有两种相同的元素。这些化合物之间存在下列关系。其中A和B的反应是一种重要的化工生产中的主要反应之一。(1)在A、C、F中含有的相同元素是________。(2)化合物C的化学式是________，化合物A的水溶液显________性(填“酸”、“碱”或“中”)。(3)C的水溶液和D能否发生反应________(填“能”或“否”)，理由是__________。4C组题7．获取知识和信息是现代人不可缺少的素质，信息产业的飞速发展离不开材料科学的推动。(1)光导纤维是一种能高质量传导光的玻璃纤维，利用光缆通讯能同时传输大量信息。制造光纤电缆的主要原材料的化学式是______________，它属于_________材料。(2)信息产业的核心材料是高纯度的硅，高纯度的单晶硅生产方法之一是：用金属硅化物(Mg2Si)与HCl作用得硅烷(SiH4)，再加热分解硅烷可得高纯硅。单晶硅可用来制作大规模集成电路、整流器等，硅纯度越高，大规模集成电路的性能就越好。写出上述方法中，生产高纯硅的两个化学方程式：____________________________，______________。8．把河沙(主要成分是SiO2)跟镁粉按一定质量比(质量比约大于15∶24)混合均匀，装入试管中加热大约一分钟后发生剧烈反应，生成一种白色固体化合物和一种硅化物，待生成的混合物冷却后放入盛有稀硫酸的烧杯中，立即产生气泡并伴有爆炸声，产生的气体是一种能在空气中自燃的硅的气态氢化物。(1)写出河沙与镁粉在加热时反应的化学方程式：__________________________，该反应是________(填“放热”或“吸热”)反应。(2)生成的混合物放入稀硫酸中，产生的气体是(填化学式)____________；(3)写出产生“爆炸声”的化学方程式：_____________________________________________________________________________________________________________。一、氧 氧化物 硅酸盐 4 ＋4二、1.硅石：天然 石英：结晶 水晶 玛瑙 沙子：小粒 2.4 2 1∶2 立体网状 3.坚硬难熔 不溶 4.(1)SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O (2)碱 碱性氧化物 不反应 ①SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O ②SiO2＋CaOCaSiO3 5.(3)光导纤维 (4)首饰三、1.弱 小 溶胶 硅酸凝胶 硅胶 干燥剂 载体 2.可溶性硅酸盐溶液 从上至下，从左至右：红 变浅 消失 硅酸凝胶 Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3(胶体)对点训练1．B2．C [CO2通常状况下为气体，与SiO2物理性质相差很大；SiO2晶体不溶于水，也不能与水反应生成H2SiO3；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，不存在单个SiO2分子。]3．D 4.B 5.B课后作业1．A2．B [光导纤维可以用SiO2来制造。]3．D [B项是在固体反应中难挥发性物质制取易挥发性物质，是利用两者共熔时，生成易挥发的CO2使反应能够发生；D项中是较强的酸与较弱的酸的盐溶液反应生成较强酸的盐和较弱酸的复分解反应，这是该类复分解反应发生的条件。]4．C5．C [石灰石在高温下，即使不与SiO2反应，也可完全把CO2释放出来，故存在CaCO3～CO2。]6．(1)Na (2)Na2SiO3 碱 (3)能 硅酸的盐能在水溶液中与CO2反应生成比碳酸酸性更弱的硅酸解析 此题突破点为A＋BC＋D，A、D是常见物质且该反应为一种重要的化工生产的主要反应之一，即Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，然后再根据其他关系推出。7．(1)SiO2 新型无机非金属4(2)Mg2Si＋4HCl===2MgCl2＋SiH4↑ SiH4Si＋2H28．(1)SiO2＋4Mg2MgO＋Mg2Si 放热(2)SiH4(3)SiH4＋2O2===SiO2＋2H2O解析 在做此题时首先应注意河沙和镁粉的质量比和物质的量之比的关系以及按此物质的量比例应发生何种反应。其次应注意，一些反应产物的信息，如在空气中能自燃的硅的气态氢化物等信息。另外要注意对实验的一些现象描述的特殊含义，如爆炸声应为剧烈的放热反应。(1)河沙和镁粉的质量比约大于15∶24时，因河沙中还含有除SiO2之外的物质，故此时SiO2和Mg的质量比约为15∶24，则二者的物质的量之比为∶＝1∶4，即在反应中SiO2和Mg应按1∶4的物质的量之比进行反应，故方程式为：SiO2＋4Mg2MgO＋Mg2Si，因为加热一分钟后即发生剧烈反应，故此反应应为放热反应。(2)MgO和稀H2SO4反应：MgO＋H2SO4===MgSO4＋H2O，此反应为碱性氧化物和强酸的反应，不剧烈，不可能产生爆炸声。所以应是Mg2Si和H2SO4反应的结果，结合题意，再根据Mg2Si中各元素的化合价可推测反应产物为MgSO4和SiH4，SiH4在空气中自燃发出爆炸声。4
