二氧化硅知识点分类讲课教案.docx

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二氧化硅知识点分类讲课教案

二氧化硅知识点分类

二氧化硅知识点分类

生活中的物质引入二氧化硅

纯净的二氧化硅晶体无色透明，称为水晶。

具有彩色环带状或层状的石英晶体，称为玛瑙。

沙子中也存在小粒的石英晶体，是基本的建筑材料。

纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基本原料，也是芯片的组成成分；石英、玛瑙可用来制作饰物和工艺品。

二氧化硅的存在形式

二氧化硅的结构

SiO2晶体的基本结构是以硅原子为中心，氧原子在4个顶角上的正四面体结构，而这些正四面体又是通过顶角的氧原子相连接。

实际上，SiO2晶体是由Si和O的比例所组成的立体网状结构的晶体。

二氧化硅晶体中，硅原子的4个价电子与4个氧原子形成4个共价键，硅原子位于正四面体的中心，4个氧原子位于正四面体的4个顶角上。

二氧化硅是硅原子跟四个氧原子形成的四面体结构的原子晶体，二氧化硅晶内Si原子均以sp3杂化，分别与4个O原子成键，构成Si-O四面体并占据四面体中心位置，配位数为4；O位于四面体的角顶。

二氧化硅晶体中，由于Si的sp3杂化致使4个Si-O键键能相同，Si-O四面体没有极化和畸变，结构稳定。

Si-O四面体通过共用角顶的O连接，在空间形成三维网状结构。

二氧化硅的物理性质

熔点

硬度

水溶性

导电性

1725℃

大

不溶于水

不导电

二氧化硅的化学性质

SiO2是酸性氧化物，但不能与水反应生成H2SiO3

SiO2不能与盐酸、硝酸、硫酸等其他酸反应，氢氟酸是唯一与SiO2反应的酸。

氢氟酸能腐蚀玻璃这一特殊性质可应用于雕刻玻璃。

不能用玻璃瓶盛放氢氟酸，而要用塑料瓶。

制取氢氟酸也不能用玻璃器皿而要用铅皿。

思考：

1.为什么实验室中盛放碱液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞?

因为碱液会跟玻璃塞中的SiO2反应，生成的硅酸盐会把试剂瓶和玻璃塞粘连在一起。

SiO2＋2OH－=SiO32－＋H2O

2.SiO2是不是两性氧化物?

课外拓展

二氧化硅的用途

信息高速公路的骨架石英光导纤维。

石英坩埚、石英玻璃、石英钟表等

电子工业的重要部件、光学仪器。

工艺饰品。

二氧化碳和二氧化硅的比较

二氧化硅

二氧化碳

结构

空间立体网状结构,不存在单个分子

存在单个CO2分子

主要物

理性质

硬度大,熔、沸点高,常温下为固体,不溶于水

熔、沸点低,常温下为气体,微溶于水

化

学

性

质

①与水

反应

不反应

CO2+H2O

H2CO3

②与酸

反应

SiO2+4HF

SiF4+H2O

不反应

③与碱

反应

SiO2+2NaOH

Na2SiO3+H2O（盛碱液的试剂瓶用橡皮塞）

CO2+2NaOH

Na2CO3+H2O或CO2+NaOH

NaHCO3

④与盐

反应

SiO2+Na2CO3

Na2SiO3+CO2↑（制玻璃）

Ca（ClO）2+CO2+H2O

CaCO3↓+2HClO,

CO2+Na2CO3+H2O

2NaHCO3

⑤与碱

性氧化

物反应

SiO2+CaO

CaSiO3

CO2+Na2O

Na2CO3

结合近几年高考我们可知对于二氧化硅的考查最多的是关于二氧化硅的反应和用途及其结构的考查，很多时候将单质硅与二氧化硅的用途混淆，多以选择题的形式设在选项中。

解题思路

1．二氧化硅是酸酐（即酸性氧化物）的原因是（）

A．它溶于水得相应的酸B．它对应的水化物是可溶性强酸

C．它与强碱溶液反应只生成盐和水D．它是非金属氧化物

解析：

选C　SiO2是酸酐的原因应当是它与强碱溶液反应只生成盐和水，它不溶于水，对应的酸H2SiO3也不是强酸．

2．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

解析：

选B　A项，加入纯水后，石灰石、二氧化硅均不溶解，A错．C项，AgNO3溶液不与石灰石、二氧化硅反应，C错．D项，Na2CO3溶液不与石灰石、二氧化硅反应，不溶解无法鉴别开．HCl可以鉴别开，现象分别为：

有白色沉淀；有气泡产生；不溶解．

3.（双选题）下列关于二氧化硅的叙述不正确的是（　　）

A．二氧化硅晶体是由SiO2分子构成的，它的熔点高、硬度大

B．不可用石英坩埚熔融烧碱

C．二氧化硅可用于制造石英钟表的压电材料和光导纤维

D．二氧化硅能溶于氢氟酸中，这是由它的晶体结构决定的

解析：

选AD在SiO2晶体中只存在Si、O两种原子，而没有SiO2分子；石英的主要成分是SiO2，它能与烧碱反应，故不能用石英坩埚熔融烧碱；SiO2可用于制造石英钟表的压电材料和光导纤维；二氧化硅之所以能溶于氢氟酸是因为二者反应生成了SiF4气体和H2O，这与它的晶体结构无关。

4．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：

虽然SiO2是H2SiO3的酸酐，但CO2可溶于水生成H2CO3，但SiO2却不能溶于水生成H2SiO3，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．

6．证明生石灰中既混有石英，又混有石灰石的正确方法是（　　）

A．加入过量的盐酸，观察是否有气泡冒出

B．加入过量的烧碱溶液，观察是否有固体溶解

C．加热至高温，观察是否有气泡冒出，是否有硅酸钙生成

D．先加过量的盐酸搅拌，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

解析：

选D　SiO2不溶于除氢氟酸以外的任何酸，CaO、CaCO3均可溶于盐酸且CaCO3溶于盐酸有气泡生成，SiO2可以溶于NaOH溶液．

7下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是（）

①硅是构成一些岩石和矿物的基本元素

②水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品

③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维④陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料

A．①②B．②③C．①④D．③④

解析选A光导纤维的成分是SiO2，③错；陶瓷的成分是SiO2，而不属于硅酸盐，④错。

故A项正确。

8.硅被誉为无机非金属材料的主角。

下列物品用到硅单质的是

A.陶瓷餐具B.石英钟表C.计算机芯片D.光导纤维

解析：

选CABD三个选项都是SiO2的应用。

9.下列关于SiO2和CO2的叙述中不正确的是（）

A．都是共价化合物

B．都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应

C．都能溶于水且与水反应生成相应的酸

D．SiO2可用于制光导纤维，干冰可用于人工降雨

解析：

选CSiO2不溶于水

10．下列说法中，不正确的是（　　）

A．SiO2和CO2都是酸性氧化物，均可与NaOH溶液反应

B．水晶项链、石英钟都是硅酸盐制品

C．SiO2和CO2在一定条件下，均可与CaO发生反应

D．SiO2不溶于水，而CO2可与水反应，生成H2CO3

解析：

选B水晶项链、石英钟的主要成分都是SiO2，不是硅酸盐制品。

11．下列说法正确的是（　　）

A．因SiO2不溶于水，故H2SiO3不是SiO2对应的酸，或者说SiO2不是H2SiO3的酸酐

B．CO2通入水玻璃（Na2SiO3溶液）可以得到原硅酸

C．CO2通入饱和氯化钙溶液中能生成白色沉淀

D．SiO2的俗名叫水晶

解析：

选B酸酐是指含氧酸分解失去水分生成的酸性氧化物，其中酸酐和对应含氧酸中的非金属的化合价是相同的。

由于H2

O3

O2＋H2O，所以SiO2是H2SiO3的酸酐，A错；CO2和Na2SiO3溶液能反应：

CO2＋Na2SiO3＋2H2O===Na2CO3＋H4SiO4↓，B正确；CO2和氯化钙溶液不反应，C错；二氧化硅的俗名叫硅石，而不叫水晶，水晶只是二氧化硅的一种晶体形态，D错。

故正确答案为B。

12．由下列实验事实得出的结论正确的是（　　）

A．由SiO2不能与水反应生成H2SiO3，可知SiO2不是H2SiO3的酸酐

B．由SiO2＋2C

Si＋2CO↑，可知碳的非金属性大于硅

C．CO2通入Na2SiO3溶液产生白色沉淀，可知酸性H2CO3>H2SiO3

D．SiO2可与NaOH溶液反应，也可与氢氟酸反应，可知SiO2为两性氧化物

解析：

选C酸酐是指含氧酸失去水生成的酸性氧化物，且酸酐与对应的酸中的非金属元素化合价相同，所以SiO2是H2SiO3的酸酐，A项错误；反应SiO2＋2C

Si＋2CO↑不能说明碳的非金属性比硅强，该反应能发生是因为生成CO气体，它的放出促进了反应进行，B项错误；CO2通入Na2SiO3溶液中生成H2SiO3胶体，符合强酸制弱酸的规律，证明酸性：

H2CO3>H2SiO3，C项正确；D项中SiO2除HF外不能与其他的酸反应，SiO2为酸性氧化物，不具有两性，D项错误。