第一节无机非金属材料的主角——硅第1课时二氧化硅和硅酸1.知道二氧化硅是硅的重要化合物，并能正确描述二氧化硅的结构特点。

2.掌握二氧化硅的重要性质及主要用途。

3．了解硅酸的性质、用途和制备方法。

二氧化硅1．硅元素的存在及结构(1)存在(2)原子结构：硅的原子结构示意图为，最外层有4个电子，反应中既不容易得到电子，也不容易失去电子。

2．二氧化硅(1)存在：SiO2存在形态有结晶形和无定形两大类，统称硅石。

石英、水晶、玛瑙、沙子、光导纤维的主要成分均是SiO2。

(2)结构：SiO2晶体是四面体立体网状结构，每个Si周围结合4个O，每个O周围有2个Si，即N(Si)∶N(O)＝1∶2。

(3)物理性质：SiO2的熔点高，硬度大，不溶于水。

(4)化学性质(5)用途①以SiO 2为主要成分的沙子是基本的建筑材料。

②纯净的SiO 2是现代光学及光纤制品的基本材料，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。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)硅在自然界中只以化合态的形式存在。

( ) (2)结晶形硅石和无定形硅石是同素异形体。

( )(3)SiO 2晶体是立体网状结构，每个硅原子周围结合两个氧原子。

( ) (4)SiO 2既能与NaOH 反应又能与HF 反应，所以它是两性氧化物。

( ) (5)SiO 2的网状结构决定了它具有优良的物理和化学性质。

( ) 答案：(1)√ (2)× (3)× (4)× (5)√2．指出下列反应中SiO 2所表现的化学性质或作用，从A ～E 选项中选择正确答案填入括号内。

(1)SiO 2＋2NaOH===Na 2SiO 3＋H 2O( ) (2)SiO 2＋Na 2CO 3=====高温Na 2SiO 3＋CO 2↑( ) (3)SiO 2＋2C=====高温Si ＋2CO ↑( ) (4)SiO 2＋3C=====高温SiC ＋2CO ↑( ) (5)SiO 2＋4HF===SiF 4↑＋2H 2O( ) A ．作为玻璃的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 ．将挥发性的酸酐从其盐中置换出来E ．未参与氧化还原反应答案：(1)C (2)D (3)B (4)E (5)ACO 2与SiO 2的比较CO 2＋H 2OH 2CO 3(1)SiO 2既能与NaOH 溶液反应，也能与氢氟酸反应，但SiO 2不属于两性氧化物而属于酸性氧化物。

(2)SiO 2和CO 2的物理性质差别很大，是由二者结构上的差别造成的，SiO 2是立体网状结构的晶体，不存在SiO 2分子，而CO 2是由碳、氧原子结合成的分子，微粒间的作用力远小于SiO 2。

下列关于SiO2和CO2的说法中正确的是()A．CO2、SiO2均为酸性氧化物B．CO2和SiO2与水反应分别生成相应的酸C．CO2是酸性氧化物，SiO2是两性氧化物D．CO2和SiO2都是由相应的分子构成的[解析]SiO2与CO2都是酸性氧化物，但SiO2不能溶于水生成H2SiO3，CO2可溶于水生成H2CO3，A正确，B错误，C错误；CO2是由CO2分子构成的，而SiO2则是由硅原子和氧原子构成的，SiO2中不存在分子，D错误。

[答案] A(1)为什么SiO2不是两性氧化物？(2)酸性氧化物是否都有对应的酸存在？是否都能与水反应生成酸？答案：(1)既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氧化物才是两性氧化物。

SiO2与HF反应生成SiF4和H2O，SiF4不属于盐，故SiO2不是两性氧化物。

(2)酸性氧化物都有对应的酸存在，但不是所有的酸性氧化物都能与水反应生成酸，如SiO2。

二氧化硅的性质和用途1．下列关于二氧化硅的叙述不正确的是()①在固态和液态时，几乎不导电②能跟强碱反应，但不能与水反应③SiO2的物理性质与CO2类似A．②③B．③C．①②D．①③解析：选B。

①正确，SiO2在固态和液态时均无自由移动的电子或离子；②正确，如2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O；③不正确，SiO2与CO2熔沸点、硬度、密度差别很大。

2．光纤通信是以光作为信息的载体，让光在光导纤维中传播，制造光导纤维的基本原料是()A．氧化钙B．铜C．石英砂D．硅解析：选C。

制造光导纤维的材料为SiO2，石英砂的主要成分为SiO2。

硅酸1．硅酸的性质(1)物理性质：难溶于水的白色胶状物质。

(2)化学性质①酸性(比碳酸酸性弱)a ．与NaOH 溶液反应的化学方程式为H 2SiO 3＋2NaOH===Na 2SiO 3＋2H 2O 。

b ．向Na 2SiO 3溶液中通入少量CO 2气体，反应的化学方程式为Na 2SiO 3＋CO 2＋H 2O===Na 2CO 3＋H 2SiO 3(胶体)。

②不稳定性：受热易分解，化学方程式为H 2SiO 3=====△H 2O ＋SiO 2。

2．硅酸的制备实验 (1)实验现象硅酸钠溶液――→酚酞溶液溶液呈红色――→稀盐酸溶液变为无色，有白色胶状沉淀产生。

(2)结论：硅酸钠溶液呈碱性，与盐酸反应的化学方程式为Na 2SiO 3＋2HCl===2NaCl ＋H 2SiO 3(胶体)。

3．硅胶判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)H 2SiO 3难溶于水，其酸性比碳酸强，不能使指示剂变色。

( )(2)硅酸在干燥的空气中受热易分解，反应方程式为H 2SiO 3=====△SiO 2＋H 2O 。

( ) (3)硅酸在水中易聚合形成硅酸凝胶，经干燥脱水后即得硅胶。

( ) (4)硅酸可制成硅胶，硅胶可用作催化剂的载体。

( ) (5)硅胶可用作干燥剂。

( )答案：(1)× (2)√ (3)√ (4)√ (5)√1．H 2CO 3与H 2SiO 3性质的比较CO 2＋H 2OH 2CO 32.由于二氧化硅不能与水化合，所以制备硅酸时只能使用硅酸盐与其他酸反应的方法，如向Na 2SiO 3溶液中滴加盐酸或通入CO 2气体等，利用的原理都是较强酸＋较弱酸盐―→较弱酸＋较强酸盐。

例如：CO 2(少量)＋Na 2SiO3＋H 2O===H 2SiO 3(胶体)＋Na 2CO 3。

能证明硅酸酸性弱于碳酸酸性的事实是( ) A ．CO 2是气体，SiO 2是固体B ．高温下SiO 2与碳酸盐反应生成CO 2C ．CO 2能溶于水，SiO 2难溶于水D ．CO 2通入Na 2SiO 3溶液中析出硅酸[解析] 酸性强弱与这种酸对应的酸性氧化物的物理性质无关，A 、C 项均不正确；B 项，反应能发生是因为该反应在高温下进行，且产物中有气体生成，气体从反应体系中逸出，有利于反应的进行，错误；只有D 项属于较强酸制取较弱酸的反应，符合题意。

[答案] D硅酸的性质与制备1．下列关于硅酸的说法正确的是( ) A ．硅酸可以通过SiO 2和水的化合反应制得B ．用反应Na 2SiO 3＋2HCl===2NaCl ＋H 2SiO 3(胶体)制取硅酸是利用了可溶性酸制难溶性酸的原理C ．硅酸难溶于水，不能与NaOH 溶液反应D ．硅胶可用作袋装食品的干燥剂解析：选D 。

SiO 2不溶于水也不能与水反应生成硅酸，A 项错误；Na 2SiO 3＋2HCl===2NaCl ＋H 2SiO 3(胶体)是利用了强酸制弱酸的原理，B 项错误；硅酸虽难溶于水，但可与强碱溶液反应生成硅酸盐，C 项错误；硅胶多孔，吸水能力强，故可用作袋装食品的干燥剂，D 项正确。

2．下列关于碳酸(H 2CO 3)和硅酸(H 2SiO 3)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 ．CO 2气体通入Na 2SiO 3溶液中可以制得硅酸D．两者受热时均可以分解解析：选B。

硅酸不能使紫色石蕊试液变红，B不正确。

3．可用来制备硅酸的反应是()A．硅酸钙中加入稀硫酸B．SiO2加入沸水中C．硅酸钙中加入稀硝酸D．Na2SiO3溶液中加入盐酸解析：选D。

硅酸钙不溶于水，也不溶于酸，所以A、C不对；SiO2不溶于水，也不能与沸水反应，所以B不对。

[基础巩固]1．下列关于碳、硅的说法正确的是()A．碳、硅的最外层均有4个电子，易得电子表现较强氧化性B．硅是构成岩石的基本元素，地壳中含量处于第二位C．硅在自然界中既有游离态又有化合态D．碳的氧化物和硅的氧化物在常温常压下均为气体解析：选B。

A项，碳、硅均不易得失电子；C项，硅为亲氧元素，在自然界中无游离态；D项，SiO2在常温常压下为固体。

2．下列关于二氧化硅的说法中正确的是()A．二氧化硅分子由一个硅原子和两个氧原子构成B．在二氧化硅晶体中，每个硅原子周围结合4个氧原子C ．二氧化硅可用来制作干燥剂，因二氧化硅可与水反应D ．二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸解析：选B 。

SiO 2晶体中不存在单个分子，其结构中每个硅原子周围结合4个氧原子，每个氧原子周围结合2个硅原子，所以硅原子和氧原子的个数比为1∶2，化学式写作SiO 2，A 错误，B 正确。

硅酸在一定条件下可制得硅胶，硅胶可用作干燥剂，但SiO 2不与水反应，C 错误。

SiO 2可与氢氟酸反应，D 错误。

3．如图所示，用胶头滴管向用石蜡围成的“优化方案”凹槽内注入某溶液，即可在玻璃上刻蚀出“优化方案”的字样，则该溶液是( )A ．盐酸B ．氢氟酸C ．烧碱D ．饱和食盐水解析：选B 。

氢氟酸可与二氧化硅反应：SiO 2＋4HF===SiF 4↑＋2H 2O ，运用这个反应，在玻璃上进行刻蚀可制成毛玻璃和雕花玻璃等。

4．SiO 2和CO 2都具有的性质是( ) A ．都能与水反应B ．都能与强碱溶液反应生成盐和水C ．熔、沸点都很低D ．常温下都是固体解析：选B 。

SiO 2不溶于水也不能与水反应；SiO 2和CO 2都属于酸性氧化物，都能与强碱溶液反应生成盐和水；SiO 2的熔、沸点很高；常温下，CO 2为气体。

5．下列溶液中可以盛放在玻璃瓶中，但不能用磨口玻璃塞的是( ) A ．硝酸钠溶液 B ．氢氟酸 C ．氢氧化钠溶液D ．氯化钠溶液解析：选C 。

玻璃的成分中含有SiO 2，能与氢氧化钠溶液反应而使玻璃瓶塞与瓶子黏合在一起。

6．下列反应中，能说明SiO 2是酸性氧化物的是( ) ①SiO 2＋4HF===SiF 4↑＋2H 2O ②SiO 2＋CaO=====高温CaSiO 3 ③SiO 2＋2NaOH===Na 2SiO 3＋H 2O ④SiO 2＋2C=====高温Si ＋2CO ↑A．①②B．②③C．③④D．①④解析：选B。

二氧化硅和氢氟酸反应是二氧化硅的特殊性质，不能说明是酸性氧化物，①不符合；二氧化硅和氧化钙反应生成硅酸钙，是酸性氧化物的通性，②符合；二氧化硅和碱反应生成盐和水，符合酸性氧化物的概念，③符合；二氧化硅和碳反应表现二氧化硅的氧化性，不能说明是酸性氧化物，④不符合。