1、第2课时二氧化硅与信息材料一、硅元素的存在1存在在地壳中硅的含量为26.3%，仅次于氧；主要以氧化物及硅酸盐的形式存在，因为硅是一种亲氧元素。2原子结构硅原子的原子结构示意图，最外层有4个电子，反应中既不易失去电子也不易得到电子，能形成4价的化合物。二、二氧化硅1存在SiO2的存在形态有结晶形和无定形两大类，水晶玛瑙的主要成分是结晶的二氧化硅。2结构SiO2晶体是由Si和O按原子数之比为12的比例组成的立体网状结构的晶体。每个硅原子周围结合4个O原子，每个O周围结合2个Si原子。3物理性质熔点高；硬度大；溶解性：不溶于水。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
2、学及光纤制品的基本原料，可以制作光导纤维。(3)石英和玛瑙制作饰物和工艺品。(4)实验室中使用石英坩埚。1SiO2既能与氢氟酸反应，又能与NaOH溶液反应，能否说SiO2是两性氧化物？提示：尽管SiO2能与氢氟酸反应得到盐“SiF4”和H2O，但是SiO2不能和其他酸反应，只能和NaOH、KOH等强碱反应生成盐和水，所以SiO2只是酸性氧化物而不是两性氧化物。2既然SiO2能和NaOH溶液反应，为什么还可以用玻璃瓶盛放NaOH溶液？提示：因为NaOH与SiO2反应非常缓慢，且玻璃瓶内壁光滑，更不易发生反应。但需注意的是不能用带磨口玻璃塞的玻璃瓶盛放NaOH溶液，因为磨口增大了SiO2与NaOH
3、溶液的接触面积，促进了反应的进行，会导致瓶塞与瓶体黏结在一起，使试剂瓶难以开启。3二氧化硅不溶于水，不与水反应，为什么还称二氧化硅是硅酸的酸酐？提示：酸酐的定义是某酸脱去一分子的水，所剩下的部分称为该酸的酸酐，所以酸酐不一定都能与水反应生成相应的酸。【例1】下列叙述正确的是()ACO2和SiO2都是酸性氧化物，所以两者物理性质相似B因为CaCO3SiO2CaSiO3CO2，所以硅酸的酸性比碳酸强CCO2和SiO2都能与碳反应，且都作氧化剂DSiO2既能和NaOH反应，又能和HF反应，所以二氧化硅属于两性氧化物【思路分析】此题要从物质的性质入手分析，特别注意CO2与SiO2性质的异同点。【解析】
4、CO2的熔、沸点低，SiO2的熔、沸点高，硬度大，两者都是酸性氧化物，但其物理性质差异很大，A错；高温下SiO2与CaCO3反应是因为产物CO2为气体，不能说明H2CO3的酸性比H2SiO3的弱，B错；SiO2只能与HF反应，不能与其他酸反应，不能说明SiO2是两性氧化物，D错。【答案】C下列关于二氧化硅的说法中错误的是(A)A同二氧化碳一样，二氧化硅分子是由一个硅原子和两个氧原子构成的B通常状况下，二氧化碳为气体，二氧化硅为固体CSiO2同CO2一样也能与CaO反应生成盐DSiO2仅用来表示二氧化硅的组成，其基本结构单元为正四面体解析：二氧化硅是由原子直接构成的，不存在二氧化硅分子。故正确答
5、案为A。3H2CO3和H2SiO3的比较。二、硅酸的制备1硅酸是常见酸中唯一不溶于水的酸，硅酸的酸酐是SiO2，但SiO2不溶于水，不能用SiO2与H2O反应直接制H2SiO3。硅酸的制法：只能用相应的可溶性硅酸盐跟其他酸反应来制取硅酸，反应的化学方程式为：Na2SiO32HClH2O=2NaClH4SiO4(原硅酸)H4SiO4=H2OH2SiO3(硅酸)习惯上省去生成原硅酸这一中间过程，可直接写为：Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3。生成的H2SiO3逐渐聚合而形成胶体溶液硅酸溶液，硅酸浓度较大时，则形成软而透明的、胶冻状的硅酸凝胶。硅酸凝胶经干燥脱水后得到多孔的硅酸干凝胶，称
6、为“硅胶”。硅胶多孔，吸附水分能力强，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。2由氧化物制备相应酸或氢氧化物的规律。三、硅及其化合物的特性(1)硅及其化合物的转化关系如下：(2)硅及其化合物的特性1SiO2不与水反应，实验室里是根据什么化学原理来制备H2SiO3的？提示：根据“强酸制弱酸”的原理，用可溶性硅酸盐与其他酸反应制取。例如：Na2SiO32HCl=H2SiO3(胶体)2NaClNa2SiO3CO2H2O=H2SiO3(胶体)Na2CO3或Na2SiO32CO22H2O=H2SiO3(胶体)2NaHCO3。根据此原理，可设计比较酸性强弱的实验来证明酸性：盐酸
7、碳酸硅酸。2初中化学中提到，制造玻璃时发生如下反应：Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2。该反应能否说明H2SiO3的酸性比H2CO3强？为什么？提示：SiO2与Na2CO3反应，是在高温下，且生成的产物是CO2气体，可以脱离反应体系，并不能说明H2SiO3酸性强于H2CO3。【例2】为确认HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性强弱，某学生设计了如图所示的装置，一次实验即可达到目的(不必选其他酸性物质)。请据此回答：(1)圆底烧瓶中装某可溶性正盐溶液，分液漏斗所盛试剂应为_。(2)装置B所盛的试剂是_，其作用是_。(3)装置C所盛试剂是_，C中反应的离子方程式是_。(4)由此可得出的结论是
8、：酸性_。【思路分析】【解析】根据“强酸弱酸盐弱酸强酸盐”分析可知，分液漏斗中盛装盐酸，A中盛放Na2CO3溶液，根据Na2CO32HCl=2NaClH2OCO2，可以知道酸性HCl强于H2CO3，然后将生成的CO2通入Na2SiO3溶液中，反应为Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3，由此判断酸性H2CO3H2SiO3，但需注意的是A中反应会有HCl气体逸出，故通入Na2SiO3溶液前需将HCl吸收，但不能吸收CO2，故可选用饱和NaHCO3溶液。【答案】(1)盐酸(2)饱和NaHCO3溶液吸收HCl气体(3)Na2SiO3溶液SiOCO2H2O=H2SiO3CO(4)HClH
9、2CO3H2SiO3能证明H2CO3比H2SiO3酸性强的实验事实是(D)AH2CO3比H2SiO3受热易分解B高温下能发生反应Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2CCO2能溶于水生成碳酸，而SiO2却不溶于水DCO2通入Na2SiO3溶液中有胶状沉淀生成解析：A项仅能证明H2SiO3比H2CO3稳定，A项不正确；B项中的反应不是在水溶液中进行的，不能用它来判断H2SiO3与H2CO3的酸性强弱，B项不正确；D项，CO2H2ONa2SiO3=H2SiO3Na2CO3，酸性较强的H2CO3制得酸性较弱的H2SiO3，D项正确。1下列说法不正确的是(A)A因SiO2不溶于水，故SiO2不是酸性
10、氧化物B在反应SiO22CSi2CO中SiO2作氧化剂CSiO2是一种空间立体网状结构的晶体，熔点高、硬度大D氢氟酸能够刻蚀玻璃，故不能用玻璃瓶来盛装氢氟酸解析：A项，SiO2不溶于水，但它能与碱反应生成硅酸盐和水，是酸性氧化物，错误；B项，在该反应中SiO2被C还原为Si，SiO2作氧化剂，正确；C项，由于SiO2是一种空间立体网状结构的物质，故熔点高，硬度大，正确；D项，SiO2能与氢氟酸反应，故常用氢氟酸刻蚀玻璃，不能用玻璃瓶盛装氢氟酸，正确。故正确答案为A。2指出下列反应中SiO2所表现的化学性质或作用，在AE选项中选择正确答案将其填入括号内。SiO22NaOH=Na2SiO3H2O(
11、C)SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2(D)SiO22CSi2CO(B)SiO23CSiC2CO(E)SiO24HF=SiF42H2O(A)A作为玻璃的主要成分被消耗而使玻璃被腐蚀B氧化性C酸性氧化物的通性D将具有挥发性的酸酐从其盐中置换出来E未参加氧化还原反应解析：本题较全面地考查了SiO2的性质，A中应有氢氟酸(HF)参与反应；B中氧化性是指反应中SiO2中的Si得电子，化合价降低；C中表现酸性氧化物的通性是指SiO2与强碱或碱性氧化物反应；D中挥发性酸酐应为CO2而不是CO。3二氧化硅(SiO2)又称硅石，是制备硅及其化合物的重要原料(见下图)。下列说法正确的是(C)ASiO2既能
12、与HF反应，又能与NaOH反应，属于两性氧化物BSiO2和Si都是制造光导纤维的材料C在硅胶中加入CoCl2可显示硅胶是否吸水失效D图中所示转化反应都是非氧化还原反应解析：SiO2是酸性氧化物，A项错误；SiO2是制造光导纤维的材料，Si为半导体材料，B项错误；硅胶吸水量不同，CoCl2与水形成的结晶水合物的颜色不同，可显示硅胶是否失效，C项正确；制取硅的过程中涉及了氧化还原反应，D项错误。4下表各组物质中，满足图中物质一步转化关系的选项是(C)解析：本题考查Na、Cu、C、Si四种单质及其化合物的相互转化关系。A项中NaHCO3无法直接转化为Na；B项中，Cu(OH)2无法直接转化为Cu；D
13、项中，SiO2无法直接转化为H2SiO3，H2SiO3也无法直接转化为Si；只有C项符合题意：CCOCO2C。故选C。5(双选)下列说法正确的是(CD)A二氧化硅是酸性氧化物，它可以跟碱反应，但不能与任何酸反应B根据反应SiO2CaCO3CaSiO3CO2可推知硅酸酸性比碳酸酸性强CCO2气体通入硅酸钠溶液中可以制得硅酸DSiO2不溶于水，也不能跟水反应生成酸解析：SiO2可与强碱反应，也可与氢氟酸反应：SiO24HF=SiF42H2O，与氢氟酸反应是SiO2的特性。B项中的反应能够发生是因为CO2以气体形式逸出而使反应进行得彻底，是利用SiO2、CO2沸点的不同，而不是利用硅酸、碳酸酸性的强弱。6已知A是一种装饰品的主要成分，根据如图转化关系，回答下列问题。(1)A用途：制光导纤维(或其他合理答案)(任写一种)，B是Na2SiO3，D是H2SiO3。(2)写出化学方程式：Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2。H2SiO3H2OSiO2。(3)写出离子方程式：CO2H2OSiO=COH2SiO3。SiO22OH=SiOH2O。SiO2H=H2SiO3。解析：由题给信息“A是一种装饰品的主要成分”和图中转化关系条件，可推出A是SiO2，则B为Na2SiO3，C为CO2，进一步推出D是H2SiO3。再由ABD的转化关系，对物质B进行验证。
