【创新设计】高一化学人教版必修1课件：4-1-1 二氧化硅和硅酸

答案：A
硅酸的制备和性质
一、碳酸与硅酸的比较 1．二氧化碳的对应水化物是碳酸(H2CO3)，CO2是 碳酸的酸酐。碳酸是酸性比次氯酸、氢硫酸和硅酸酸性 略强的二元弱酸，其电离方程式为： H2CO3 HCO－ 3 H＋＋HCO－ 3 (很弱)
－ H＋＋CO2 3 (更弱)
2．碳酸的热稳定性极弱，只能在极稀溶液中存在，且有： CO2＋H2O H2CO3，故通常用CO2的水溶液代替碳酸。
Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓
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： Na2SiO3＋2HCl＋H2O===2NaCl＋H4SiO4↓(原硅酸) H4SiO4===H2O＋H2SiO3(硅酸) 习惯上省去生成原硅酸这一中间过程，可直接写为：Na2SiO3 ＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓。
Ca(ClO)2＋CO2＋ H2O===CaCO3↓＋ 2HClO CO2＋H2O 不反应 H2CO3
性 与氢氟酸反 SiO2＋4HF===SiF4↑ ＋2H2O 高温 SiO2＋2C=====Si＋ 2CO↑
高温 CO2＋C=====2CO
1．SiO2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？ 答：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。
第1课时
二氧化硅和硅酸
课前自主学习
课堂互动探究
随堂基础巩固
课时作业
课前自主学习01
自主学习·打基础
一、硅元素的存在 1．存在 在地壳中硅的含量为26.3%，仅次于________；主要以 ________及________的形式存在，因为硅是一种________。 2．原子结构 硅原子的原子结构示意图________最外层有________个电 子，反应中既不易失去电子也不易得到电子，能形成________价 的化合物。
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？ 答：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(
)
A．CO2和SiO2都是酸性氧化物，所以两者物理性质相似 高温 B．因为CaCO3＋SiO2=====CaSiO3＋CO2↑，所以硅酸的酸 性比碳酸强 C．CO2和SiO2都能与碳反应，且都作氧化剂 D．SiO2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
2HCl===2NaCl＋H2SiO3(胶体)
3．(1)硅酸溶胶 (2)硅酸凝胶 (3)硅胶 吸水性 干燥剂 催化剂
课堂互动探究02
课堂探究·提能力
二氧化硅和二氧化碳性质的比较
名称 晶 体 结 构
SiO2 直接由Si、O两种
CO2 由CO2分子构 成的晶体 有CO2是分子 式
固体组成
原子构成的立体网 状晶体
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________。
(2)不稳定性。 H2SiO3受热易分解，反应方程式为 _______________________________________________。
第四章 非金属及其化合物
第一次世界大战期间，德军与英、法联军在比利时的伊普尔 对峙。黎明时，英、法联军前线战壕的士兵突然看到一股阴森森 的黄绿色气体沿着地面逐渐向他们袭来，很快数百名英、法联军 战士窒息而死，数千名士兵双目失明，这就是1915年4月22日发生 的令人发指的事件，也是世界战争史上的第一次化学战。从此， 化学战作为最邪恶的战争被写入了人类战争的史册。这种杀伤力 极强的黄绿色气体就是氯气。
晶体中有无 单个分子
无SiO2是化学式
颜色、状态 物 理 熔点 性 沸点 质 硬度 溶解性
无色透明晶体或 白色粉末 高(1 723℃) 高(2 230℃) 大 不溶于水
无色气体 低(－57℃) 低(－18.5℃升华) 小 能溶于水(1：1)
类型 化
酸性氧化物、硅酸(或 酸性氧化物、 原硅酸)的酸酐 碳酸的酸酐 CO2＋ △ CaO===== CaCO3 CO2＋
3．物理性质 熔点________；硬度________；溶解性：________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是现代光学及光纤制品的基本原料，可以制作 ________。 (3)________和________制作饰物和工艺品。 (4)实验室中使用石英坩埚。
二、二氧化硅 1．存在 SiO2的存在形态有________形和________形两大类，水晶玛 瑙的主要成分是________的二氧化硅。
2．结构
SiO2晶体是由Si和O按原子数之比为________的比例组成的 ________结构的晶体。每个硅原子周围结合________个O原子， 每个O周围结合________个Si原子。
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
1．SiO2不与水反应，实验室里是根据什么化学原理来制备 H2SiO3的？
答：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： Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3(胶体)＋2NaCl Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3(胶体)＋Na2CO3或 Na2SiO3＋2CO2＋2H2O===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 >碳酸>硅酸。
2．初中化学中提到，制造玻璃时发生如下反应：Na2CO3＋ 高温 SiO2=====Na2SiO3＋CO2↑。该反应能否说明H2SiO3的酸性比 H2CO3强？为什么？ 答：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。
第一节
无机非金属材料的主角—硅
学习目标
1．了解并掌握硅及二氧化硅的性质，了解二者在生 产、生活中的应用。(重点) 2．掌握硅酸的性质，了解常见硅酸盐的制备、表示 方法及其应用。(重点) 3．学会运用观察、实验比较、分类等方法来研究物 质的性质，体会物质的性质与其用途之间的关系。
学习目标
4．根据无机非金属材料在生产、生活中的应用来研 究材料的性能及应用，认识到材料对生产、生活的影响。 5．了解材料的开发应用与化学学科发展之间的关 系。
【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。
【标准答案】
C
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 一、1.氧 氧化物 硅酸盐 亲氧元素
2.
4
＋4
二、1.结晶 2． 3．高
无定
结晶 4 2
立体网状 大 不
高温 4．SiO2＋CaO=====CaSiO3 ＋H2O
SiO2＋2NaOH===Na2SiO3
SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O (3)石英 玛瑙
5．(2)光导纤维
三、1.(1)Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3(胶体)＋Na2CO3 或Na2SiO3＋2CO2＋2H2O===H2SiO3(胶体)＋2NaHCO3 △ (2)H2SiO3=====SiO2＋H2O 2．红 无 白色胶状沉淀 碱 Na2SiO3＋ 弱
2．从知识的内容上看，本章可分为四部分。第一部分介绍了 硅及其化合物的性质、应用；第二部分介绍了氯气的性质、用途 及制法；第三部分介绍了SO2、NO2、NO的性质及其对环境的影 响；第四部分介绍了两种重要的强酸——硫酸和硝酸的性质及用 途，其次，讨论了氨的性质、制法、用途及铵盐的性质。这四部 分内容沿“结构——性质——应用”这一主线，层层深入，并充 分发挥氧化还原反应和离子反应等基本理论的指导作用。
CO2＋H2O＋Ca(ClO)2===CaCO3↓＋2HClO CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑
3．H2CO3和H2SiO3的比较 H2CO3 酸性 水溶性 稳定性 转化关 系 H2SiO3
均为弱酸，且酸性：H2CO3＞H2SiO3 能溶于水 常温下易分解 生成CO2和H2O 难溶于水 受热易分解，化学方程式 为H2SiO3 SiO2＋H2O
【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：酸性 ________>________>________。