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第1课时二氧化硅和硅酸[学习目标定位] 1.了解硅在自然界中的存在形式，硅酸盐产品的组成和重要用途。
2.了解二氧化硅的结构、性质和用途。
3.了解硅酸的制备、性质和应用。
一二氧化硅1.硅元素在地壳中的含量是26.3%，仅次于氧。
硅元素在自然界中主要以氧化物及硅酸盐的形式存在，原因是硅是一种亲氧元素。
2.硅的氧化物为二氧化硅，俗名为硅石，天然二氧化硅分为结晶形(如方石类、水晶等)和无定形(如硅藻土)。
根据日常生活中的实例描述二氧化硅的物理性质：坚硬固体、不溶于水、熔点高。
3.列表比较二氧化碳和二氧化硅的性质。
CO2＋H2O H2CO3归纳总结二氧化硅的结构与性质(1)二氧化硅与二氧化碳的物理性质差异较大的原因是物质晶体结构不同。
二氧化硅晶体结构如图：二氧化硅晶体是由Si原子和O原子按1∶2的比例所组成的立体网状结构的晶体。
(2)二氧化硅的化学性质有稳定性强，与水、一般酸不反应，能与氢氟酸反应，能与碱、碱性氧化物反应。
1.下列叙述中，正确的是()A.自然界中存在大量的单质硅B.石英、水晶、硅石的主要成分都是二氧化硅C.二氧化硅的化学性质活泼，能跟酸或碱溶液发生化学反应D.自然界中硅元素都存在于石英中答案B解析自然界中硅元素含量很高，但都以化合态形式存在，A项错误；硅元素是亲氧元素，主要以氧化物和硅酸盐的形式存在，D项错误；二氧化硅的性质稳定，C项错误。
2.由MgO、Al2O3、SiO2、Fe2O3组成的混合粉末。
现取两份该混合粉末试样进行实验。
(1)将一份混合粉末溶于过量的盐酸，得到沉淀X和滤液Y，沉淀X为________，滤液Y中含有的阳离子主要是______________，向滤液Y中加入过量NaOH溶液，得到的沉淀是____________________。
(2)将另一份混合粉末溶于过量NaOH溶液，发生反应的离子方程式为_________________。
答案(1)SiO2Al3＋、Mg2＋、Fe3＋、H＋Mg(OH)2、Fe(OH)3(2)SiO2＋2OH－===SiO2－3＋H2O、Al2O3＋2OH－===2AlO－2＋H2O二硅酸1.硅酸的制备：按表中实验操作要求完成实验，并将观察到的实验现象及有关结论填入表中：2.写出上述实验中反应的化学方程式。
葫芦岛一高中课外拓展训练高一年级化学学科二氧化硅和硅酸一、选择题(每小题4分，共48分)1．下列关于碳酸(H2CO3)和硅酸(H2SiO3)的说法中不正确的是( )A．两者均为弱酸 B．两者均可使紫色石蕊试液变红色C．CO2气体通入Na2SiO3溶液中可以制得硅酸 D．两者受热时均可以分解2．在一定条件下，下列物质不能和二氧化硅反应的是( )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⑧氮气A．③⑤⑦⑧ B．⑤⑦⑧ C．⑤⑧ D．⑤3．(双选题)下列离子方程式书写不正确的是( )A．往NaOH溶液中通入少量CO2：CO2＋OH－===HCO－3B．H2SiO3与NaOH溶液混合：2OH－＋H2SiO3===2H2O＋SiO2－3C．石英砂与烧碱溶液反应制取水玻璃：SiO2＋2OH－===SiO2－3＋H2OD．往水玻璃中通入二氧化碳：Na2SiO3＋H2O＋CO2===H2SiO3↓＋2Na＋＋CO2－34．(双选题)下列关于二氧化硅的叙述不正确的是( )A．二氧化硅晶体是由SiO2分子构成的，它的熔点高、硬度大B．不可用石英坩埚熔融烧碱C．二氧化硅可用于制造石英钟表的压电材料和光导纤维D．二氧化硅能溶于氢氟酸中，这是由它的晶体结构决定的5．下列说法中，不正确的是( )A．SiO2和CO2都是酸性氧化物，均可与NaOH溶液反应B．水晶项链、石英钟都是硅酸盐制品C．SiO2和CO2在一定条件下，均可与CaO发生反应D．SiO2不溶于水，而CO2可与水反应，生成H2CO36．下列变化中，不可能通过一步反应实现的是( )A．Na2SiO3→H2SiO3B．SiO2→Na2SiO3 C．H2SiO3→SiO2D．SiO2→H2SiO3 7．下列说法正确的是( )A．因SiO2不溶于水，故H2SiO3不是SiO2对应的酸，或者说SiO2不是H2SiO3的酸酐B ．CO 2通入水玻璃(Na 2SiO 3溶液)可以得到原硅酸C ．CO 2通入饱和氯化钙溶液中能生成白色沉淀D ．SiO 2的俗名叫水晶8．由下列实验事实得出的结论正确的是( )A ．由SiO 2不能与水反应生成H 2SiO 3，可知SiO 2不是H 2SiO 3的酸酐B ．由SiO 2＋2C=====高温Si ＋2CO↑，可知碳的非金属性大于硅C ．CO 2通入Na 2SiO 3溶液产生白色沉淀，可知酸性H 2CO 3>H 2SiO 3D ．SiO 2可与NaOH 溶液反应，也可与氢氟酸反应，可知SiO 2为两性氧化物9．证明生石灰中既混有石英，又混有石灰石的正确方法是( )A ．加入过量盐酸，观察是否有气泡冒出B ．加入过量烧碱溶液，观察是否有固体溶解C ．加热至高温，观察是否有气体冒出，是否有硅酸钙生成D ．先加入过量盐酸搅拌，观察是否有不溶物剩余及气泡出现，若有不溶物则滤出，投入到NaOH 溶液中看其是否溶解10．将过量的CO 2分别通入：①CaCl 2溶液 ②浓Na 2SiO 3溶液③Ca(OH)2溶液 ④饱和Na 2CO 3溶液，最终溶液中有白色沉淀析出的是( )A ．①②③④B ．②④ C．①②③D ．②③11. 下列说法正确的是( )A ．SiO 2高温时与Na 2CO 3反应产生CO 2，将CO 2通入Na 2SiO 3溶液中可生成H 2SiO 3，说明H 2SiO 3的酸性有时比H 2CO 3强，而有时比H 2CO 3弱B ．SiO 2既能与NaOH 溶液反应又能与氢氟酸反应，所以SiO 2是两性氧化物C ．氢氟酸不应装在玻璃瓶中D ．NaOH 溶液、Na 2SiO 3溶液应装在带玻璃塞的磨口玻璃瓶中12．10 g 含有杂质的CaCO 3和足量的盐酸反应，产生CO 2 0.1 mol ，则此样品中可能含有的杂质是A ．KHCO 3和MgCO 3B ．MgCO 3和SiO 2C ．K 2CO 3和SiO 2D ．无法确定 二、非选择题(共52分)13．(10分)硅石和石英的主要成分都是SiO 2，前者是结构疏松的SiO 2，后者是结构致密的SiO 2，二者成分相同，结构不同，化学性质相同，物理性质有差别，具有不同的用途。
由石英制取硅胶，有以下三个步骤，试写出每步反应的化学方程式(是离子反应的，写出离子方程式)。
(1)用NaOH溶液溶解石英________。
(2)过滤，向滤液中加入盐酸，至沉淀不再产生：________。
(3)微热，浓缩硅酸溶液，加热蒸干溶液，并使固体完全分解：____，写出硅胶的一种用途：________。
14．(10分)如何用所提供的试剂和方法除去各混合物粉末中的杂质(括号内为杂质)？将所选答案的编号填入表中相应的空格内。
(如果不需补加试剂，则对应答案栏可空着)可供选择的试剂：A.盐酸B．NaOH溶液C．O2D．H2O E．CO2可供选择的操作：①分液②加热③高温灼烧④过滤⑤结晶15．(10分)如图是常见物质之间的转化，其中B是芯片的主要成分，其对应的单质的结构与金刚石的结构是相似的。
(1)试推测A________、C________、F________(写化学式)。
(2)试写出以下的化学方程式，是离子反应的写出离子方程式：B→A________________________________________________；C＋E→F_____________________________________________。
(3)在B＋碳→A＋D的反应中，碳的作用是___，当生成1 mol A时，转移电子的物质的量为________。
16．(11分)A、B、C、D四种易溶于水的化合物只由表中的八种离子组成，且四种化合物中阴、阳离子各不相同。
已知：A溶液呈强酸性，且A溶液与B、C溶液混合均产生白色沉淀，B的焰色反应呈黄色。
回答下列问题：(1)写出A、B、C、D的化学式：A________，B________，C________，D________。
(2)写出A溶液与B溶液反应的离子方程式：________________。
(3)请选出适合存放A、C、D溶液的试剂瓶的序号：17．(11分)某学习兴趣小组想利用高岭土(其主要成分是Al2O3·2SiO2·2H2O)制备新型的净水剂。
实验流程如下：其中滤液C就是欲制备的净水剂。
试完成下列问题：(1)写出混合物A、B，滤液C、沉淀D的主要成分：A________；B________；C________；D________。
(2)写出高岭土与纯碱加热熔融的两个化学方程式：________、________。
(3)该实验中，熔融高岭土、纯碱的混合物可以选用的坩埚有________。
A．玻璃坩埚B．瓷坩埚 C．氧化铝坩埚D．铁坩埚1.B2.C 3 AD 4.AD 5.B 6.D 7.B 8.C 9.D 10.B 11. C 12.B13.解析：(1)石英的主要成分是酸性氧化物SiO2，SiO2与碱反应生成盐和水，2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H 2O 。
(2)过滤，除去石英中的杂质，得滤液为Na 2SiO 3(aq)，硅酸钠是弱酸盐，与盐酸发生复分解反应：Na 2SiO 3＋2HCl===2NaCl ＋H 2SiO 3↓。
(3)微热，H 2SiO 3(aq)浓缩，聚合为胶体，加热硅酸溶胶脱水，生成多孔硅胶：H 2SiO 3=====△H 2O↑＋SiO 2。
答案：(1)2OH －＋SiO 2===SiO 2－3＋H 2O(2)SiO 2－3＋2H ＋===H 2SiO 3↓(3)H 2SiO 3=====△H 2O↑＋SiO 2；干燥剂(或催化剂载体)14.解析：(1)因为SiO 2除了溶于氢氟酸外不溶于其他酸，而CaCO 3溶于盐酸，其反应的化学方程式为：CaCO 3＋2HCl===CaCl 2＋H 2O ＋CO 2↑，所以，该小题的答案为：A ；④。
(2)根据SiO 2能溶于NaOH 溶液，即SiO 2＋2NaOH===Na 2SiO 3＋H 2O ，而CaCO 3不能，所以，该小题的答案为：B ；④。
(3)因为NaCl 溶于水，而SiO 2不溶于水，所以该小题的答案为：D ；④⑤。
(4)因为SiO 2不溶于盐酸，而Fe 2O 3溶于盐酸，即Fe 2O 3＋6HCl===2FeCl 3＋3H 2O ，所以该小题的答案为：A ；④。
(5)因为H 2SiO 3受热分解生成SiO 2，即H 2SiO 3=====△SiO 2＋H 2O ，所以该小题的答案为：不加试剂；③。
(6)因为SiO 2不溶于水，而Na 2SO 4溶于水，所以该小题的答案为：D ；④。
答案：(1)A ④ (2)B ④ (3)D ④⑤ (4)A ④ (5)不加试剂 ③ (6)D ④15.解析：(1)光导纤维的主要成分是SiO 2，所以B 为SiO 2；SiO 2在高温下与碳反应得到的是硅与一氧化碳，而其中只有硅可与氯气反应，所以A 为硅，D 为CO ，G 为SiCl 4；SiO 2与氢氧化钠溶液反应，可得硅酸钠，所以C 为Na 2SiO 3；而E 是由CO 得到，从反应的过程看，应为CO 2，所以F 为硅酸。
(2)在这两个反应中第二个为离子反应，所以要写成离子方程式的形式。
(3)在SiO 2＋2C=====高温Si ＋2CO↑反应中，碳是还原剂，而且当有1 mol Si 生成时，转移电子数为 4 mol 。
答案：(1)Si Na 2SiO 3 H 2SiO 3 (2)SiO 2＋2C=====高温Si ＋2CO↑SiO 2－3＋CO 2＋H 2O===CO 2－3＋H 2SiO 3↓(3)还原剂 4 mol16.解析：因都为易溶于水的化合物，故Ag ＋一定与NO －3组成AgNO 3，H ＋不会与OH －或SiO 2－3组合，故应与Cl －组成盐酸，则A 为盐酸，因A 与B 、C 混合均产生白色沉淀且B 的焰色反应为黄色，则B 为Na 2SiO 3，C 为AgNO 3，剩余的一种物质D 为KOH 。
答案：(1)HCl Na 2SiO 3 AgNO 3 KOH (2)SiO 2－3＋2H ＋===H 2SiO 3↓(3)① ③ ②17.解析：加热高岭土与纯碱的混合物，发生的反应为Al 2O 3＋Na 2CO 3=====高温2NaAlO 2＋CO 2↑、SiO 2＋Na 2CO 3=====高温Na 2SiO 3＋CO 2↑，因此根据转化关系可知，A 为偏铝酸钠和硅酸钠的混合物，B 为硅酸和氯化铝的混合物，C 为氯化铝，D 为硅酸。
因上述反应过程中二氧化硅、氧化铝均能与碳酸钠反应，所以熔融高岭土时只能选用铁坩埚。
