高中化学人教版必修1教学案第四章 非金属及其化合物 11 二氧化硅和硅酸 教学案含答案Word文档格式.docx
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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?
不能。
因为氢氟酸腐蚀玻璃,和玻璃中的成分SiO2反应。
3.SiO2既能与NaOH溶液反应,又能与氢氟酸反应,SiO2属于两性氧化物吗?
SiO2不是两性氧化物。
原因是SiO2不与盐酸、硫酸等强酸反应。
SiO2和CO2的比较
SiO2
CO2
不
同
点
熔、沸点
高
低
状态
无色晶体
气态
与水反应
不反应
CO2+H2OH2CO3
与酸反应
只与氢氟酸反应
相
与碱性氧
化物反应
CaO+SiO2CaSiO3
CO2+CaO===CaCO3
与碱反应
SiO2+2NaOH===
Na2SiO3+H2O
CO2+2NaOH===
Na2CO3+H2O
与某些盐
反应
SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑
SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑
CO2+H2O+Na2CO3===2NaHCO3
CO2+H2O+Na2SiO3
===H2SiO3↓+Na2CO3
与碳反应
SiO2+2CSi+2CO↑
CO2+C2CO
1.下列关于SiO2和CO2的说法中正确的是( )
A.CO2、SiO2分别是碳酸和硅酸的酸酐
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都是由相应的分子组成的
解析:
选A 虽然SiO2是H2SiO3的酸酐,但SiO2却不能溶于水生成H2SiO3,而CO2可溶于水生成H2CO3,B错误;
SiO2与CO2都是酸酐,都是酸性氧化物,A正确,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。
2.SiO2是一种酸性氧化物,下列反应的化学方程式中不正确的是( )
A.SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O
B.SiO2+CaOCaSiO3
C.SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O
D.SiO2+4HCl===SiCl4+2H2O
选D SiO2是一种酸性氧化物,可以和碱、碱性氧化物反应,也可以和氢氟酸反应,但不能与盐酸反应,D项不正确。
1.制备
实验操作
实验现象
滴加酚酞溶液后溶液呈红色,滴加稀盐酸后溶液变为无色,有白色胶状沉淀生成
结论
Na2SiO3溶液呈碱性;
可溶性硅酸盐与盐酸反应可以制得硅酸,反应的化学方程式为Na2SiO3+2HCl===2NaCl+H2SiO3↓
2.性质
H2SiO3SiO2+H2O
完成下列两个反应的化学方程式:
(1)向Na2SiO3溶液中通入少量CO2气体:
Na2SiO3+H2O+CO2===H2SiO3↓+Na2CO3。
(2)H2SiO3与NaOH溶液反应:
H2SiO3+2NaOH===Na2SiO3+2H2O。
3.硅胶
[特别提醒] 碳酸能使紫色石蕊溶液变色,硅酸则不能;
硅酸的稳定性比碳酸强。
1.SiO2属于酸性氧化物,能否用SiO2与水直接反应制取H2SiO3?
不能;
因为SiO2与水不反应。
2.由SiO2如何来制取H2SiO3?
用化学方程式表示。
SiO2,Na2SiO3H2SiO3。
化学方程式为SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O;
Na2SiO3+H2O+CO2===Na2CO3+H2SiO3↓。
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。
1.下列关于硅酸的说法正确的是( )
A.硅酸可以通过SiO2和水的化合反应直接制得
B.用反应Na2SiO3+2HCl===2NaCl+H2SiO3制取硅酸是利用了可溶性酸制难溶性酸的性质
C.因为硅酸难溶于水,所以它不能与NaOH溶液反应
D.硅胶可用作袋装食品的干燥剂
选D SiO2不溶于水,也不能与水反应,A项错误。
利用复分解反应来制取酸,一般是基于两种化学反应原理:
“强酸制弱酸”或“难挥发性酸制取挥发性酸”,B项中反应是利用了“强酸制弱酸”的原理,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,常用作干燥剂,D项正确。
2.碳酸的酸性比硅酸强,某化学课外小组搜集了大量的证据证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性。
其中能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是( )
A.CO2溶于水形成碳酸,SiO2难溶于水
B.CO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀
C.高温下SiO2与碳酸钙、碳酸钠等固体反应生成CO2
D.氯化氢通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体,通入可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀
选B 根据强酸制弱酸的原理,CO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀,此项实验事实可证明碳酸的酸性比硅酸强。
[三级训练·
节节过关]
1.光导纤维已成为信息社会必不可少的高技术材料。
下列物质用于制造光导纤维的是( )
A.金刚石 B.大理石
C.铝合金D.二氧化硅
选D 用于制造光导纤维的材料是二氧化硅。
2.下列有关物质的性质或应用的说法不正确的是( )
A.二氧化硅是生产光纤制品的基本原料
B.硅酸不溶于水可溶于NaOH溶液
C.Na2O、Na2O2与CO2反应产物相同
D.SiO2是酸性氧化物,能与NaOH溶液反应
选C A项,光导纤维的主要成分为二氧化硅,正确;
B项,硅酸与NaOH溶液反应生成易溶于水的Na2SiO3,正确;
C项,氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠,过氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气,二者产物不同,不正确,符合题意;
D项,二氧化硅是酸性氧化物,能和氢氧化钠反应生成硅酸钠和水,正确。
3.下列物质不与二氧化硅反应的是( )
A.烧碱B.氢氟酸
C.硝酸D.生石灰
选C 烧碱、氢氟酸和生石灰在一定条件下均可与SiO2反应,只有硝酸不与SiO2反应。
4.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,观察是否有气泡产生
B.加入过量烧碱溶液,观察是否有固体溶解
C.加热至高温,观察是否有气泡产生,是否有硅酸钙生成
D.先加过量盐酸搅拌,观察是否有不溶物剩余及气泡出现,若有不溶物则滤出,投入到氢氧化钠溶液中看其是否溶解
选D 二氧化硅不溶于盐酸但溶于NaOH溶液。
碳酸钙难溶于水但溶于盐酸且放出二氧化碳气体,所以,在生石灰样品中加入足量盐酸产生气泡可证明含有石灰石,反应后有不溶物剩余,将该不溶物投入NaOH溶液,不溶物溶解,可证明生石灰样品中含有二氧化硅。
5.物质A是一种高熔点化合物,不溶于硫酸、硝酸,却溶于氢氟酸;
C是一种气体;
D是白色胶状沉淀;
A、B、C、D之间的转化如图,试推断:
A.________;
B.________;
C.________;
D.________。
由A的性质可知A为SiO2;
结合转化关系知B为硅酸钠,C为CO2,D为硅酸。
答案:
SiO2 Na2SiO3 CO2 H2SiO3
1.下列物质中主要成分不是二氧化硅的是( )
A.干冰 B.水晶
C.玛瑙D.硅石
选A 干冰为固体CO2,主要成分不是SiO2,B、C、D项物质的主要成分都为二氧化硅。
2.下列说法正确的是( )
A.SiO2能和水发生化合反应生成硅酸
B.SiO2是酸性氧化物,它不溶于任何酸
C.SiO2的俗名叫石英,能溶于水
D.SiO2又叫水晶,能溶于NaOH溶液中
选D SiO2不溶于水,不能和水化合生成硅酸,A、C项错误;
SiO2可以与氢氟酸反应生成SiF4无色气体,B项错误;
SiO2又叫水晶,能溶于NaOH溶液中,D项正确。
3.下列不需要用到二氧化硅的是( )
A.光导纤维B.半导体材料
C.石英钟表D.普通玻璃
选B A项,光导纤维的主要成分为二氧化硅,正确;
B项,半导体材料主要成分为Si,错误;
C项,石英的成分为二氧化硅,D项,玻璃的成分中含有二氧化硅;
C、D正确。
4.熔融烧碱应选用的器皿是( )
A.石英坩埚B.普通玻璃坩埚
C.生铁坩埚D.陶瓷坩埚(含有SiO2)
选C 石英、普通玻璃、陶瓷中均含有SiO2。
高温下,烧碱能与SiO2发生反应而使坩埚腐蚀;
铁在高温下不与NaOH反应。
5.下列说法不正确的是( )
A.因SiO2不溶于水,故SiO2不是酸性氧化物
B.在反应SiO2+2CSi+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
D.氢氟酸能够刻蚀玻璃,故不能用玻璃瓶来盛装氢氟酸
选A A项,SiO2不溶于水,但它能与碱反应生成硅酸盐和水,是酸性氧化物,错误;
B项,在该反应中SiO2被C还原为Si,SiO2作氧化剂,正确;
C项,由于SiO2是一种空间立体网状结构的物质,故熔点高,硬度大,正确;
D项,SiO2能与氢氟酸反应,故常用氢氟酸刻蚀玻璃,不能用玻璃瓶盛装氢氟酸,正确。
6.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
B.因为CaCO3+SiO2CaSiO3+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晶体熔、沸点高,硬度大,故可用于制作光导纤维
选C CO2的熔沸点低,溶于水,SiO2的熔沸点高,硬度大,不溶于水,两者是酸性氧化物和其物理性质没有因果关系,A错;
CaCO3和SiO2反应是SiO2的特殊性质,不能说明H2CO3的酸性比H2SiO3的弱,B错;
SiO2晶体在光学方面的特性,决定了其可制作光导纤维,D错。
7.石英沙(主要成分SiO2)是一种常见工业原料,其中常混有少量碳酸钙。
要除去石英沙中的少量碳酸钙,应采用的方法是( )
A.用稀硫酸溶解后过滤分离
B.用酒精灯加热
C.用水溶解后过滤分离
D.用稀盐酸溶解后过滤分离
选D A项,SiO2为酸性氧化物,不能与硫酸反应,碳酸钙与稀硫酸反应生成的硫酸钙是微溶物,不能过滤分离,错误;
B项,用酒精灯加热,CaCO3不能发生分解反应,即使分解仍混有分解产物CaO,错误;
C项,SiO2和CaCO3都不溶于水,不能用溶解、过滤的方法除去,错误;
D项,碳酸钙能与盐酸反应生成可溶性氯化钙、水和CO2,而SiO2不溶解,可以除去杂质,正确。
8.下列变化不能一步实现的是( )
A.Na2SiO3→H2SiO3B.H2SiO3→SiO2
C.SiO2→H2SiO3D.SiO2→Na2SiO3
选C Na2SiO3H2SiO3;
H2SiO3SiO2;
SiO2NaOH,Na2SiO3;
SiO2与水不反应,不能一步反应生成H2SiO3。
9.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)锥形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:
________>
________。
根据强酸+弱酸盐―→弱酸+强酸盐分析可知,分液漏斗中盛装盐酸,A中盛放Na2CO3,根据Na2CO3+2HCl===2NaCl+H2O+CO2↑可以知道酸性HCl强于H2CO3,然后将生成的CO2通入Na2SiO3溶液中,反应为Na2SiO3+CO2+H2O===H2SiO3↓+Na2CO3,由此判断酸性H2CO3>
H2SiO3,但需注意的是A中反应会有HCl气体逸出,故通入Na2SiO3溶液前需将HCl吸收,但不能吸收CO2,故可选用饱和NaHCO3溶液。
(1)盐酸
(2)饱和NaHCO3溶液 吸收HCl气体
(3)Na2SiO3溶液
SiO+CO2+H2O===H2SiO3↓+CO
(4)HCl H2CO3 H2SiO3
10.高纯二氧化硅可用来制造光纤。
某稻壳灰的成分为:
组分
C
Na2O
K2O
Al2O3
Fe2O3
质量分数
59.20
38.80
0.25
0.50
0.64
0.61
通过如下流程可由稻壳灰制备较纯净的二氧化硅。
请回答下列问题:
(1)根据氧化物的性质进行分类,稻壳灰中涉及的氧化物最多有________类。
(2)步骤①中涉及SiO2反应的离子方程式为________________________________。
(3)滤渣A的成分有________________。
(填化学式)
(4)步骤③反应的化学方程式为_________________________________________。
(5)实验室进行步骤③用到的仪器有坩埚钳、酒精灯、三脚架、________和________。
(1)根据氧化物的性质可以把氧化物分为碱性氧化物、酸性氧化物、两性氧化物3类,稻壳灰中的SiO2属于酸性氧化物,Na2O、K2O属于碱性氧化物、Al2O3属于两性氧化物;
(2)步骤①中涉及SiO2与OH-反应生成SiO和H2O,离子方程式是SiO2+2OH-===SiO+H2O;
(3)稻壳灰的成分中SiO2、Al2O3与NaOH反应,Na2O、K2O与H2O反应,而C与Fe2O3均不反应,所以滤渣A的成分是C、Fe2O3;
(4)滤液A中含有SiO、AlO,加入过量稀盐酸,则AlO与过量的稀盐酸反应生成
Al3+,SiO与过量的稀盐酸反应生成H2SiO3沉淀,过滤得到H2SiO3,煅烧生成SiO2和H2O,化学方程式是H2SiO3SiO2+H2O;
(5)煅烧固体时,需要将固体放在坩埚中,坩埚放在泥三角上,泥三角放在三脚架上,用酒精灯加热,用坩埚钳取下坩埚,所以还需要坩埚和泥三角。
(1)3
(2)SiO2+2OH-===SiO+H2O
(3)C、Fe2O3 (4)H2SiO3SiO2+H2O
(5)坩埚 泥三角
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
选D 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项不正确。
2.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溶液变红色
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
选B 硅酸不能使紫色石蕊溶液变红,B不正确。
3.用胶头滴管向用石蜡围成的“Spark”凹槽内注入某溶液,即可在玻璃上刻蚀出“Spark”的字样,则该溶液是( )
A.盐酸B.氢氟酸
C.烧碱D.饱和食盐水
选B 能腐蚀玻璃的是氢氟酸,反应的化学方程式为SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O。
4.将过量的CO2分别通入:
①CaCl2溶液 ②浓Na2SiO3溶液 ③Ca(OH)2溶液 ④饱和Na2CO3溶液,最终溶液中有白色沉淀析出的是( )
A.①②③④B.②④
C.①②③D.②③
选B 根据酸与盐反应的规律,CO2通入CaCl2溶液不反应,无明显现象;
过量的CO2通入浓Na2SiO3溶液中有白色沉淀H2SiO3生成;
CO2通入Ca(OH)2溶液至过量会发生如下反应:
Ca(OH)2+CO2===CaCO3↓+H2O,CaCO3+H2O+CO2===Ca(HCO3)2,最终生成Ca(HCO3)2而无沉淀;
过量CO2通入饱和Na2CO3溶液中:
Na2CO3+H2O+CO2===2NaHCO3,生成的NaHCO3溶解度比Na2CO3溶解度小而有结晶析出。
5.在一定条件下,下列物质不能和SiO2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氟气
A.③⑤⑦⑧B.⑤⑦⑧
C.⑤⑧D.⑤
选D 二氧化硅是酸性氧化物,可与碱及碱性氧化物反应,⑥、⑦能反应;
二氧化硅与纯碱(或碳酸钙)在高温下能发生反应,②、③能反应;
二氧化硅在高温下还能与焦炭发生置换反应,①能反应;
二氧化硅作为一种特殊的氧化物还能与氟气、氢氟酸反应,④、⑧能反应;
二氧化硅与硝酸不反应,⑤不能反应。
6.关于工业制金刚砂的反应:
SiO2+3CSiC+2CO↑,下列说法正确的是( )
A.SiO2是氧化剂,C为还原剂
B.碳的还原性比硅强
C.氧化剂和还原剂的物质的量之比为2∶1
D.1molSiO2参与反应时,转移电子4mol
选D 由价态变化知该反应是单质碳自身的氧化还原反应,作为氧化剂和还原剂的碳的物质的量之比为1∶2,故选D。
7.现有硅酸钠、石灰石、二氧化硅三种白色粉末,只用一种试剂就可以将它们鉴别开,该试剂是( )
A.纯水B.盐酸
C.硝酸银溶液D.碳酸钠溶液
选B A项,硅酸钠、石灰石、二氧化硅中后两种难溶于水,不能鉴别;
硅酸钠溶液与盐酸反应会出现白色胶状沉淀,后两种与盐酸反应分别出现气泡和无明显现象,可以鉴别;
硅酸钠溶于硝酸银溶液且反应生成白色沉淀,其余难溶,不能鉴别;
加入碳酸钠溶液后,硅酸钠溶解,其余难溶,不能鉴别。
8.下图是利用二氧化硅制备硅及其化合物的流程,下列说法正确的是( )
A.SiO2属于两性氧化物
B.酸性:
H2SiO3>
H2CO3
C.硅胶吸水后可重复再生
D.图中所示转化反应都是氧化还原反应
选C SiO2是酸性氧化物;
H2CO3>
H2SiO3;
图中有的转化反应不是氧化还原反应,如SiO2与NaOH溶液的反应。
9.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.O2 D.H2O E.CO2
可供选择的操作:
①分液 ②加热 ③过滤 ④结晶
序号
粉末状混合物
所加试剂
主要操作
(1)
SiO2(CaCO3)
(2)
CaCO3(SiO2)
(3)
NaCl(SiO2)
(4)
SiO2(Fe2O3)
(5)
SiO2(H2SiO3)
(6)
SiO2(Na2SO4)
(1)SiO2除了溶于氢氟酸外不溶于其他酸,而CaCO3溶于盐酸。
(2)SiO2能溶于NaOH溶液而CaCO3不溶于NaOH溶液。
(3)NaCl溶于水而SiO2不溶于水。
(4)SiO2不溶于盐酸而Fe2O3能溶于盐酸。
(5)H2SiO3受热分解生成SiO2,H2SiO3SiO2+H2O。
(6)SiO2不溶于水而Na2SiO3溶于水。
(1)A ③
(2)B ③ (3)D ③、④ (4)A ③
(5)不加试剂 ② (6)D ③
10.A、B、C、D、E代表单质或化合物,它们之间的相互关系如图所示,A为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质,其晶体结构与金刚石相似。
请填空:
(1)形成单质A的原子结构示意图为________,它的最高价为________。
(2)B的化学式(分子式)为________,B和碳反应生成A和E的化学方程式是______________________。
(3)C的化学式(分子式)为________,D的化学式(分子式)为________。
由A为地壳中含量仅次于氧的非金属单质,推知A为硅单质。
根据“”,“”,“”推知B为SiO2,C为CaSiO3,D为Na2SiO3。
+4
(2)SiO2 SiO2+2CSi+2CO↑
(3)CaSiO3 Na2SiO3
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