2018版第4章无机非金属材料的主角——硅。知识点

第一节 无机非金属材料的主角——硅

1．了解SiO2的结构、性质和用途。(重点) 2．了解硅酸的制备和化学性质。

3．了解硅酸盐的性质及组成的表示方法。 4．了解硅的性质和用途。(重点)

5．了解几种重要无机非金属材料的生产及用途。

二氧化硅和硅酸 [基础·初探] 教材整理1 二氧化硅 1．硅元素的存在

2．二氧化硅(SiO2) (1)存在

SiO2的存在形式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1∶2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(写出有关化学方程式)

(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。 教材整理2 硅酸(H2SiO3) 1．物理性质

硅酸是一种难溶于水的白色胶状物。 2．化学性质 (1)弱酸性

向Na2SiO3溶液中通入CO2，生成白色沉淀，反应的化学方程式为Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓。

结论：H2SiO3酸性比H2CO3酸性弱。 (2)不稳定性

△

H2SiO3不稳定，受热易分解，反应的化学方程式为H2SiO3=====H2O＋SiO2。 3．制备

Na2SiO3溶液中加入盐酸，反应的化学方程式为Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3(胶体)。

4．存在及用途

(1)浓度小且边加边振荡时，形成硅酸溶胶(胶体)；浓度大时，形成硅酸凝胶。

(2)硅胶

硅酸凝胶经干燥脱水得到的硅酸干凝胶，称为“硅胶”，具有很强的吸水性，常用作干燥剂或催化剂的载体。

[探究·升华]

[思考探究]

探究1 SiO2的主要性质及应用

(1)为什么实验室盛放NaOH溶液的试剂瓶要用橡胶塞而不能用玻璃塞？(玻璃的成分中含有SiO2)

【提示】 当玻璃瓶配玻璃塞时，瓶口内壁和瓶塞外壁都进行了磨砂处理。玻璃中含SiO2，磨砂玻璃遇到强碱如NaOH溶液时，SiO2与NaOH反应生成Na2SiO3，使试剂瓶受腐蚀。Na2SiO3溶液有良好的黏结性，它易使瓶口与瓶塞黏在一起而难以开启。故使用橡胶塞而不能使用玻璃塞。

(2)实验室能否用玻璃瓶保存氢氟酸？为什么？写出反应方程式。 【提示】 不能。因为氢氟酸腐蚀玻璃，和玻璃中的成分SiO2反应。 SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。

(3)写出SiO2、CO2与CaO反应的化学方程式。 △

【提示】 SiO2＋CaO=====CaSiO3、 CO2＋CaO===CaCO3。

探究2 硅酸的制备实验探究 实验 操作 实验 现象 结论 滴加酚酞溶液后溶液呈红色，滴加稀盐酸后溶液变为无色，有透明胶状物生成 Na2SiO3溶液呈碱性；滴加稀盐酸后反应的化学方程式为Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3(胶体) 向Na2SiO3溶液中通入CO2气体，现象是__________，其离子方程式为____________，然后改加NaOH溶液，反应的离子方程式为____________。

【提示】 生成白色沉淀 SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋CO3

－

H2SiO3＋2OH－===SiO23＋2H2O

2－

2－

[认知升华]

升华1 SiO2和CO2的比较

熔、沸点 不 同 点 状态 与水反应 与酸反应 与碱性氧 相 同 点 化物反应 SiO2 高 无色晶体 不反应 只与氢氟酸反应 高温CaO＋SiO2=====CaSiO3 CO2 低 气态 CO2＋H2OH2CO3 不反应 CO2＋CaO===CaCO3 CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O 与碱反应 SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O 与某些 盐反应 CO2＋H2O＋高温SiO2＋Na2CO3===== Na2SiO3＋Na2CO3===2NaHCO3 CO2＋H2O高温＋Na2SiO3=== H2SiO3↓＋CO2↑SiO2＋CaCO3=====CaSiO3Na2CO3 ＋CO2↑ 与碳反应 高温SiO2＋2C=====Si＋2CO↑ △CO2＋C=====2CO 升华2 硅酸的主要性质及应用 (1)硅酸是中学化学中惟一一个不溶于水的酸，硅酸酸性很弱、不能使酸碱指示剂变色。

(2)实验室制取硅酸的方法是可溶性硅酸盐与酸反应。

(3)硅酸的性质：①具有酸性，酸性比碳酸弱；②受热易分解。

(4)硅酸浓度小时可形成硅酸溶胶，浓度大时可形成硅酸凝胶。硅酸凝胶经干燥脱水得到硅胶(或硅酸干凝胶)，具有较强的吸水性，常用作干燥剂及催化剂载体。

[题组·冲关]

题组1 SiO2的性质与应用

1．关于二氧化硅，下列叙述不正确的是( ) A．水晶的主要成分是二氧化硅

B．二氧化硅和二氧化碳在物理性质上有很大差别 C．二氧化硅不溶于水，也不能跟水起反应生成酸 D．二氧化硅是一种酸性氧化物，它不跟任何酸起反应

【解析】 水晶的主要成分为SiO2，A项正确；CO2是由分子构成的，而SiO2

是Si和O按1∶2组成的空间立体网状结构的晶体，二者物理性质差别较大，B项正确；SiO2不溶于水也不与水反应，C项正确；SiO2可以与氢氟酸反应，D项错误。

【答案】 D

2．下列说法不正确的是( )

【导学号：】

A．因SiO2不溶于水，故SiO2不是酸性氧化物 高温

B．在反应SiO2＋2C=====Si＋2CO↑中SiO2作氧化剂 C．SiO2是一种空间立体网状结构的晶体，熔点高、硬度大