《无机非金属材料的主角——硅》导学案

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  • 更新时间: 2016/5/12 9:28:40
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约1800字。

  第一课时  二氧化硅和硅酸
  目标导学
  1.掌握二氧化硅、硅酸的化学性质;
  2.了解硅酸的性质和制备。
  温故知新
  1.碳和硅在自然界中以什么形式存在?
  2.CO2的物理性质:是一种   色   体,   溶于水,固态CO2俗称       。
  3.完成以下方程式:
  (1)CO2 + H2O →
  (2)CO2 + NaOH →
  (3)CO2 + CaO →
  知识精讲
  一、硅元素存在
  硅在地壳中的含量为26.3%,仅次于氧。硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤,约占地壳质量的90%以上。在无机非金属材料中,硅一直扮演着主要的角色。
  二氧化硅广泛存在于自然界中,天然二氧化硅称为硅石,约占地壳质量的12%,其存在形态有结晶形和无定形两种,统称硅石。石英晶体和水晶、玛瑙的主要成分都是二氧化硅。
  二、二氧化硅
  (一)结构
  二氧化硅是含有[SiO4]四面体结构的立体网状结构的晶体,不存在单个的二氧化硅分子。每个O原子周围连接着2个Si原子,成直线型。每个Si原子周围连接着4个O原子,构成以Si原子为中心的正四面体结构,4个O原子分别位于正四面体的4个顶点上(虚线示型) 。
  (二)物理性质:熔点高,硬度大。
  (三)化学性质:
  1.除氢氟酸外不与其它酸反应
  SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O
  用途:可以在玻璃上雕刻花纹等。
  2.与碱性氧化物反应
  SiO2+CaO CaSiO3
  3.与碱反应
  SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
  思考:实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞,你知道为什么吗?
  提示:防止玻璃中的SiO2与NaOH溶液反应生成粘稠的Na2SiO3,使瓶塞和瓶口粘在一起。
  4.与盐的反应
  SiO2 + Na2CO3   Na2SiO3 + CO2↑
  CaCO3 + SiO2   CaSiO3 + CO2↑
  5.与碳单质的反应
  SiO2 + 2C   Si + 2CO↑(工业制硅)
  (四)用途
  1.水晶可用于电子工业的部件、光学仪器、工艺品;
  2.SiO2是制光导纤维的重要原料;
  3.较纯的石英用于制造石英玻璃;
  4.石英砂用于制玻璃的原料及建筑材料。
  玛瑙饰物    实验室使用的石英坩埚         信息高速公路的骨架——石英光导纤维
  三、硅酸
  (一)物理性质:硅酸为白色固体,难溶于水。其酸性极弱,比碳酸还弱,与一般的酸相比,硅酸的组成与结构都复杂得多,常用化学式H2SiO3来简单地表示硅酸。
  (二)化学性质:
  1.与碱反应
  H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2O
  硅酸的热稳定性很弱,受热分解为二氧化硅和水
  2.受热分解
  H2SiO3 =====△SiO2+H2O
  硅酸凝胶经干燥脱水就形成硅酸干胶,称为“硅胶”,可做干燥剂,也可以用作催化剂的载体。
  干燥硅胶                    湿硅胶
  【实验4-1】硅酸性质的探究
  实验原理:Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓。

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