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第三節(jié) 無(wú)機(jī)非金屬材料
第3課時(shí) 硅酸和硅酸鹽
第五章 化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素
1.掌握硅酸的制備、用途及化學(xué)性質(zhì)
2.了解硅酸鹽的性質(zhì)
學(xué)習(xí)目標(biāo)
硅酸
不溶于水
狀態(tài)：
溶解性：
白色粉末狀
固體
顏色：
物理性質(zhì)
硅酸
(1)弱酸性：不溶于水[唯一不溶于水的酸]的二元弱酸，硅酸不能使紫色石蕊溶液變紅色
硅酸
化學(xué)性質(zhì)
[思考]SiO2是H2SiO3的酸酐，但SiO2不溶于水，如何由SiO2制取H2SiO3
實(shí)驗(yàn)室用可溶性硅酸鹽與其他酸反應(yīng)制備—強(qiáng)酸制弱酸
SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O
Na2SiO3＋2HCl=H2SiO3↓＋2NaCl
硅酸
實(shí)驗(yàn)室制取硅酸
[實(shí)驗(yàn)過(guò)程]在試管中加入3~5mL Na2SiO3溶液，滴入1~2滴酚酞溶液，再用膠頭滴管逐滴加入稀鹽酸，邊加邊振蕩，至溶液紅色變淺并接近消失時(shí)停止，靜置。仔細(xì)觀察變化過(guò)程及其現(xiàn)象
硅酸
實(shí)驗(yàn)室制取硅酸
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
實(shí)驗(yàn)結(jié)論
化學(xué)方程式 Na2SiO3＋2HCl=H2SiO3(膠體)＋2NaCl
Na2SiO3溶液呈堿性
硅酸為不溶于水的白色固體
溶液變?yōu)榧t色
溶液由紅色變?yōu)闊o(wú)色，有白色膠狀沉淀物生成
[思考]H2SiO3的酸性比HCl弱，那么，H2SiO3酸性與H2CO3相比較如何呢？請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)論證你的推斷。
硅酸
[理論分析]將H2CO3滴入Na2SiO3溶液中即可，但H2CO3不穩(wěn)定，易分解為CO2，故只需要將CO2通入Na2SiO3溶液中，所需要的CO2通過(guò)實(shí)驗(yàn)制取
石灰石，稀鹽酸，硅酸鈉溶液
[實(shí)驗(yàn)用品]
酸性強(qiáng)弱：碳酸> 硅酸
透明的硅酸凝膠生成
[實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象]
[實(shí)驗(yàn)結(jié)論]
Na2SiO3＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋Na2CO3
[思考]該實(shí)驗(yàn)裝置還有何缺陷？應(yīng)如何改進(jìn)？
硅酸
應(yīng)避免HCl進(jìn)入Na2SiO3溶液中發(fā)生反應(yīng)
可在試管前加盛飽和NaHCO3溶液的洗氣瓶或者把鹽酸換成硫酸
(1)弱酸性：
硅酸
化學(xué)性質(zhì)
(酸性:HCl>H2CO3>H2SiO3)
(2)不穩(wěn)定(比H2CO3穩(wěn)定)，受熱易分解
H2SiO3 =H2O + SiO2
硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水就形成干膠，稱為“硅膠”。
透明小球是硅酸逐漸聚合而形成的膠體-硅酸溶膠，硅酸濃度較大時(shí)，則形成軟而透明的、膠凍狀的硅酸凝膠（能流動(dòng)），經(jīng)干燥脫水就形成硅酸干膠，稱為“硅膠”(不能流動(dòng))。硅膠多孔，吸附水分能力強(qiáng)，常用做實(shí)驗(yàn)室和袋裝食品、瓶裝藥品等的干燥劑，也可以用作催化劑的載體。
硅膠
硅膠
藍(lán)色硅膠干燥劑（氯化鈷）
橙色硅膠干燥劑（甲基紫）
鈷的不同離子顏色不同，添加CoCl2是為了指示干燥劑是否失效
其主要成分為二氧化硅，顏色隨濕度不同而變化，除具有不含CoCl2，無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)害等優(yōu)點(diǎn)
硅膠
硅酸鹽
是由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱
定義:
性質(zhì):
一般不溶于水(除Na、K鹽外)化學(xué)穩(wěn)定性高。種類繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、構(gòu)成地殼的骨架
表示方法：①用鹽的化學(xué)式表示，如Na2SiO3
②用氧化物形式表示，如Na2O SiO2
原則：活潑金屬氧化物·較活潑金屬氧化物·SiO2·H2O
用氧化物的形式來(lái)表示硅酸鹽的組成，但硅酸鹽不是由氧化物組成的，是純凈物，屬于鹽類
注意事項(xiàng)：①元素化合價(jià)不變、原子比例不變②計(jì)量數(shù)以整數(shù)書(shū)寫(xiě)③多種金屬同時(shí)存在，活潑的寫(xiě)在前面
硅酸鹽
硅酸鹽代表——硅酸鈉
硅酸鈉的化學(xué)性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，不能燃燒，不易被腐蝕，熱穩(wěn)定性好。
(1)俗名：泡花堿，水溶液俗稱水玻璃(2)物理性質(zhì)：白色固體，可溶于水(3)化學(xué)性質(zhì)：
與酸反應(yīng)：
Na2SiO3＋2HCl=2NaCl＋H2SiO3(膠體)
Na2SiO3＋CO2(少)＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3(膠體)Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(過(guò))=H2SiO3(膠體)＋2NaHCO3
與CO2反應(yīng)：
(4)用途：
①制硅酸 ②黏合劑(礦物膠)
③耐火阻燃材料 ④防腐劑
1.下列說(shuō)法不正確的是(　　)
A．SiO2能與氫氟酸反應(yīng)，因此可用氫氟酸刻蝕玻璃B．向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀鹽酸制備硅酸凝膠C．氮化硅是一種重要的結(jié)構(gòu)陶瓷材料，化學(xué)式為Si3N4
D．石英是良好的半導(dǎo)體材料，可以制成光電池，將光能直接轉(zhuǎn)化成電能
硅是良好的半導(dǎo)體材料，可以制成光電池，將光能直接轉(zhuǎn)化成電能，不是石英
D
實(shí)戰(zhàn)演練
2．下列離子方程式不正確的是(　　)
A．石英與燒堿反應(yīng)：SiO2＋2OH-=SiO32-＋H2O
B．硅與燒堿反應(yīng)：Si＋2OH-=SiO32-＋H2↑
C．硅酸鈉溶液中通入少量CO2：SiO32-＋CO2＋H2O=CO32-＋H2SiO3↓
D．往水玻璃中加入鹽酸：2H＋＋SiO32-=H2SiO3↓
Si＋2OH－＋H2O=SiO32-＋2H2↑
B
實(shí)戰(zhàn)演練
3．下列關(guān)于水玻璃的性質(zhì)和用途的敘述中不正確的是(　　)
A．這是一種礦物膠，既不易燃燒也不易腐蝕 B．在建筑工業(yè)上可以作黏合劑、耐酸水泥摻料C．木材、織物浸過(guò)水玻璃后具有防腐性能且不易燃燒
D．水玻璃的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在空氣中不易變質(zhì)
D
水玻璃的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，但在空氣中易與二氧化碳反應(yīng)生成硅酸。
實(shí)戰(zhàn)演練
4．下列關(guān)于材料的敘述中正確的是(　　)
A．氮化硅陶瓷耐高溫，可用來(lái)制造汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)
B．鋼化玻璃屬于新型無(wú)機(jī)非金屬材料
C．水泥、玻璃、陶瓷等硅酸鹽材料都不溶于水，所以硅酸鹽都不溶于水
D．新型陶瓷材料種類很多，但是都屬于硅酸鹽
A.鋼化玻璃是把普通玻璃高溫軟化，迅速降溫獲得的機(jī)械強(qiáng)度增大的玻璃，成分還是硅酸鹽，屬于傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)非金屬材料
A
Na2SiO3是可溶的
D.新型陶瓷中的壓電陶瓷就不屬于硅酸鹽
實(shí)戰(zhàn)演練
5.下列有關(guān)硅及其化合物的說(shuō)法中正確的是(　　)
A.硅酸鈉屬于鹽，不屬于堿，所以硅酸鈉可以保存在磨口玻璃塞試劑瓶中
B.反應(yīng)①Na2SiO3＋H2O＋CO2=Na2CO3＋H2SiO3↓，
反應(yīng)②Na2CO3＋SiO2=Na2SiO3＋CO2↑，
兩反應(yīng)是相互矛盾的，不可能都發(fā)生
C.普通玻璃、石英玻璃、水泥等均屬于硅酸鹽材料
D.硅的導(dǎo)電性能介于金屬和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料
高溫
石英玻璃的主要成分是二氧化硅
硅酸鈉是顯堿性的鹽,有黏性,將磨口玻璃塞與試劑瓶黏住
B.反應(yīng)②Na2CO3＋SiO2=Na2SiO3＋CO2↑是在高溫下進(jìn)行的，CO2為氣體，逸出可使平衡正向移動(dòng)，促使反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行
高溫
D
6．由下列實(shí)驗(yàn)事實(shí)得出的結(jié)論正確的是(　　)
A．由SiO2不能與水反應(yīng)生成H2SiO3可知，SiO2不是H2SiO3的酸酐
B．由SiO2＋2C=Si＋2CO↑可知，碳的非金屬性強(qiáng)于硅C．CO2通入Na2SiO3溶液產(chǎn)生白色沉淀，可知酸性H2CO3>H2SiO3
D．SiO2可與NaOH溶液反應(yīng)，也可與氫氟酸反應(yīng)，可知SiO2為兩性氧化物
高溫
還原性C>Si
SiO2是H2SiO3的酸酐
CO2＋Na2SiO3＋H2O=H2SiO3↓＋Na2CO3
C
SiO2和堿溶液反應(yīng)生成鹽和水，是酸性氧化物
實(shí)戰(zhàn)演練
7．大多數(shù)物質(zhì)的俗名是根據(jù)其特殊的物理性質(zhì)或用途得來(lái)的。下列物質(zhì)的俗名與化學(xué)式或用途不相符的一組是(　　)
選項(xiàng) 俗名 主要成分(化學(xué)式) 用途
A 石英 SiO2 集成電路板
B 純堿 Na2CO3 制備玻璃
C 水玻璃 Na2SiO3 制備硅膠
D 鐵紅 Fe2O3 用作油漆和涂料
石英主要用于生產(chǎn)玻璃，也可用于制造光導(dǎo)纖維，晶體硅才用于制作集成電路板。
A
8．為了證明一氧化碳具有還原性，有人設(shè)計(jì)了下列實(shí)驗(yàn)：
(1)裝置B中最適宜的試劑是______________________
(2)裝置D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是
______________________________________________(3)必須用裝置C吸收除去氣體中水蒸氣的理由是____________________________________________
飽和NaHCO3溶液
水蒸氣進(jìn)入D中在高溫下能跟碳反應(yīng)產(chǎn)生H2，H2也能使CuO還原，不能證明CO具有還原性
8．為了證明一氧化碳具有還原性，有人設(shè)計(jì)了下列實(shí)驗(yàn)：
(4)若根據(jù)F中石灰水變渾濁的現(xiàn)象確定CO具有還原性，應(yīng)在上圖中裝置________與________之間連接下列裝置中的______
D　 E
④
冷的濕潤(rùn)的氣體導(dǎo)入后面E中紅熱的玻璃管中，可能會(huì)導(dǎo)致玻璃管炸裂(除水蒸氣）
除去D管中導(dǎo)出的CO氣體中混有的CO2

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