高一化学必修1 第四章第一节 二氧化硅

1、必修1 第四章 非金属及其化合物第一节 无机非金属材料的主角硅红安国际育才实验学校高一化学组 胡争 SiO2是硅的重要化合物。地是硅的重要化合物。地球上存在的天然二氧化硅约占球上存在的天然二氧化硅约占地壳质量的地壳质量的12，其存在形态，其存在形态有有结晶形结晶形和和无定无定形两大类，通形两大类，通称硅石。称硅石。一、二氧化硅一、二氧化硅1、存在、存在硅石（硅石（12%）结晶形结晶形无定形无定形硅藻土硅藻土水晶水晶玛瑙玛瑙石英石英水晶晶体二氧化硅晶体二氧化硅紫水晶紫水晶蔷薇石英蔷薇石英茶晶茶晶黄水晶黄水晶晶体二氧化硅晶体二氧化硅玛瑙玛瑙晶体二氧化硅晶体二氧化硅硅藻土硅藻土中国硅藻土资源丰富。全

2、国中国硅藻土资源丰富。全国1010个省个省( (区区) )有硅藻土矿产出。探明储量的矿区有有硅藻土矿产出。探明储量的矿区有354354处，总保有储量矿石处，总保有储量矿石3.853.85亿吨。仅次于美国，居世界第亿吨。仅次于美国，居世界第2 2位。在地区分位。在地区分 布布上，以吉林最多，占全国储量的上，以吉林最多，占全国储量的54.8%54.8%，云南、福建、河北等地次之。矿床类，云南、福建、河北等地次之。矿床类型主要为火山物源沉积型矿床型主要为火山物源沉积型矿床( (吉林长白、山东临胸、浙江嵊州市硅藻土矿等吉林长白、山东临胸、浙江嵊州市硅藻土矿等) )和陆源沉积型和陆源沉积型( (云南寻甸

3、、四川米易硅藻土矿等云南寻甸、四川米易硅藻土矿等) )矿床。成矿时代集中在第三矿床。成矿时代集中在第三纪和第四纪，以第三纪为主。纪和第四纪，以第三纪为主。无无定定形形二二氧氧化化硅硅二氧化硅的用途二氧化硅的用途二氧化硅的用途二氧化硅的用途二氧化硅的用途二氧化硅的用途光导纤维光导纤维二氧化硅的用途二氧化硅的用途危害：危害： 在隧道开凿，石英粉加工等工作在隧道开凿，石英粉加工等工作环境下易形成含有二氧化硅的粉尘，人环境下易形成含有二氧化硅的粉尘，人长期吸入含有二氧化硅的粉尘，就会患长期吸入含有二氧化硅的粉尘，就会患硅肺病（旧称矽肺）。硅肺病（旧称矽肺）。物理性质物理性质:_化学稳定性化学稳定性:_

4、通常条件下，很稳定通常条件下，很稳定硬度大、熔点高、难溶于水硬度大、熔点高、难溶于水思考为什么二氧化硅和二氧化碳物为什么二氧化硅和二氧化碳物理性质有这理性质有这么么大的差别？大的差别？是结构上的不同是结构上的不同SiOSiOSiO2 2是由是由SiSi和和O O按按1 1：2 2的比例组成的立体空间网状结构，没有的比例组成的立体空间网状结构，没有SiOSiO2 2 分子存在，只存在硅氧原子。因此性质很稳定分子存在，只存在硅氧原子。因此性质很稳定 CDE下列说法错误的是（下列说法错误的是（ ） A . SiO2 是二氧化硅的化学式是二氧化硅的化学式 B . SiO2 晶体是由晶体是由Si和和O按

5、按1:2的比例所的比例所 组成的立体网状结构的晶体组成的立体网状结构的晶体 C .SiO4 四面体只存在于二氧化硅晶体中四面体只存在于二氧化硅晶体中D . 沙子里含无定形二氧化硅沙子里含无定形二氧化硅 E . 石英就是水晶石英就是水晶 F . SiO2 从古到今被人类广泛地应用着，从古到今被人类广泛地应用着， 是因为是因为SiO2 的立体网状结构和它在自的立体网状结构和它在自 然界的广泛存在然界的广泛存在化学性质很不活泼，氢氟酸（化学性质很不活泼，氢氟酸（ HFHF）是唯一）是唯一可以与之反应的酸。可以与之反应的酸。SiO2+4HF=SiF4 +2H2O化学性质化学性质:实验室能不能用玻璃瓶盛

6、装氢氟酸？注意：玻璃中含有注意：玻璃中含有SiOSiO2 2，所以可以用，所以可以用HFHF来刻蚀玻璃。来刻蚀玻璃。（1）特性：2.酸性氧化物 化学性质化学性质:因为玻璃中含有因为玻璃中含有SiO2，会与会与NaOH反应生成硅反应生成硅酸钠，使瓶塞与瓶口粘在一起而打不开。酸钠，使瓶塞与瓶口粘在一起而打不开。实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？与碱性氧化物反应与碱性氧化物反应生成盐生成盐SiO2 CaO = CaSiO3 高温高温与强碱反应生成盐和水与强碱反应生成盐和水SiO2 2NaOH = Na2SiO3 H2O硅酸钠（粘合性）3、与盐反应：( (所以，不能用磨口玻璃塞

7、盛碱性溶液，如所以，不能用磨口玻璃塞盛碱性溶液，如NaOHNaOH、KOHKOH、NaNa2 2COCO3 3、NaNa2 2SiOSiO3 3等溶液。等溶液。) )Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2CaCO3 +SiO2 = CaSiO3 + CO2高温高温4、弱氧化性：SiOSiO2 2 + 2C + 2C Si + 2COSi + 2CO高温高温 某同学根据某同学根据SiO2既可与既可与碱反应碱反应,也能与氢氟酸反应也能与氢氟酸反应,推推断断SiO2为两性氧化物为两性氧化物.是否正是否正确确?性性 质质二氧化碳二氧化碳(CO2)二氧化硅二氧化硅(SiO2)SiO2与与CO2化

8、学性质的比较化学性质的比较 CO2+H2O=H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+Na2O=Na2CO3SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2+ CaO = CaSiO3高温高温SiO2+4HF=SiF4 +2H2O酸性氧化物酸性氧化物与碱性氧化与碱性氧化物反应物反应与碱反应与碱反应与水反应与水反应与氢氟酸反应与氢氟酸反应Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2CaCO3 +SiO2 = CaSiO3 + CO2高温高温Na2CO3+CO2=2NaHCO3CaCO3 +CO2 = Ca(HCO3)2与盐反应与盐反应 我们知道二氧化碳与水反应生成碳酸我们知

9、道二氧化碳与水反应生成碳酸，但，但是是SiO2不能与水直接化合成不能与水直接化合成H2SiO3，这，这是一个特例。是一个特例。 思考：思考：SiOSiO2 2不能直接和水化合成不能直接和水化合成H H2 2SiOSiO3 3，那怎样制备，那怎样制备H H2 2SiOSiO3呢？呢？ 思考思考2 2制取原理：强酸制弱酸制取原理：强酸制弱酸现现 象象结结 论论方程式方程式离子方离子方程式程式滴入酚酞溶液呈滴入酚酞溶液呈红色红色Na2SiO3+2HCl = H2SiO3（胶体）（胶体）+2NaCl再滴入稀盐酸，溶液红色变浅至无再滴入稀盐酸，溶液红色变浅至无色，有透明胶冻状物质产生色，有透明胶冻状物质

10、产生SiO32- + 2H+ = H2SiO3 （胶体）（胶体）a、Na2SiO3溶液呈碱性，溶液呈碱性，b、可溶性、可溶性硅酸盐与盐酸反应生成不溶于水的硅酸，硅酸盐与盐酸反应生成不溶于水的硅酸，c、先形成硅酸溶胶，后形成硅酸凝胶、先形成硅酸溶胶，后形成硅酸凝胶 硅酸是一种硅酸是一种白色粉末状白色粉末状的的固固体体，它，它不溶于水不溶于水；是一种很；是一种很弱弱的的酸，酸，不能使指示剂变色不能使指示剂变色。 H H2 2SiOSiO3 3二、硅酸二、硅酸 硅酸钠水溶液久置在空气中会出现硅酸钠水溶液久置在空气中会出现什么现象？为什么？什么现象？为什么？ 硅酸钠水溶液久置在空气中会出现白色浑硅酸钠

11、水溶液久置在空气中会出现白色浑浊。因为发生下列反应：浊。因为发生下列反应：SiO32- + H2O + CO2= CO32- + H2SiO3Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3 常温下，常温下，Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3，说，说明明H2CO3的酸性强于的酸性强于H2SiO3 ；在高温下，在高温下， Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2说明说明H2SiO3酸性强于酸性强于H2CO3 高温 CO2通入下列各溶液中，无明显通入下列各溶液中，无明显现象发生的是（现象发生的是（ ）A、氯化钙溶液、氯化钙溶液 B、澄清石灰水、澄清石灰水C、硅酸钠溶液、硅酸钠溶液A合作讨论：合作讨论： H2SiO3 + 2NaOH = Na2SiO3 + 2H2O（2）不稳定（比）不稳定（比H2CO3稳定），受热易分解稳定），受热易分解 H2SiO3 = H2O + SiO2 化学性质化学性质: :弱弱酸性。只能与酸性。只能与强碱强碱发生中和反应发生中和反应 生成的硅酸逐渐聚合生成的硅酸逐渐聚合而形成硅酸溶胶（能流动），而形成硅酸溶胶（能流动），