二氧化硅及硅酸的性质
一·二氧化硅 阅读74页~75页的内容、思考：
地球上存在的天然二氧化硅约占 12 存在形态有 地壳质量的_____%, 硅石 。 结晶形 无定形 _______和 __ 两大类，统称______
_
科学视野
二氧化硅的结构
Si O
.
SiO2
原子晶体
Si O
SiO2是由Si和O按1:2的比例所组成的 正四面体的空间网状结构，因此SiO2没 有分子，硅酸盐矿石是一样的构成，因 此性质很稳定。
3．用纯净的石英砂与烧碱溶液反应可以
制得水玻璃；将二氧化碳通入水玻璃中可 制得透明胶状物。请写出反应的化学方程 式及离子方程式。
再见
制晶体硅
SiO2
二 硅酸(H2SiO3)
1、制备: 观看现象并记录下来
二 硅酸(H2SiO3)
1、制备:
现象 结论 反应式 观看现象并记录下来
滴入酚酞溶液显红色，再滴入盐酸红色消 失，并有透明胶状物质生成 Na2SiO3溶液呈碱性，与酸反应生成了H2SiO3 Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3 + 2NaCl
第四章 非金属及其化合物 第一节 无机非金属材料的主角
——硅 第一课时
清河中学 祁俊缺
锦绣中华
主要成份： SiO2
主要成份：
SiO2
大规模集成电路
太阳能电池
水
晶
你知道吗？
Si元素在地壳中的含量 排在第几位？
硅元素在地壳中的含量：
氧48.6% 硅26.3% 铝7.73% 铁4.75% 钙3.45% 钠2.74% 钾2.47% 镁2.00% 氢0.16% 其他1.20%
1.二氧化硅物理性质
坚硬难熔的固体， 熔沸点比较高， 不溶于水， 硬度比较大。
2.二氧化硅的化学性质
SiO2是酸性氧化物 a、与碱性氧化物反应 b、与碱反应
SiO2 ＋ CaO == CaSiO3
高温
SiO2 ＋ 2NaOH＝Na2SiO3＋H2O 思考？
实验室盛放碱液的试剂瓶用橡胶塞 而不用玻璃塞，你知道为什么吗？
1.下列说法正确的是( B ) A.二氧化硅溶于水显酸性 B.二氧化碳通入水玻璃(Na2SiO3的水溶液)可以 得到硅酸. C.因为高温时,二氧化硅与碳酸钠反应放出二 氧化碳,所以硅酸的酸性比碳酸强. D.二氧化硅是酸性氧化物,它不溶于任何酸
2．将过量的CO2分别通入① CaCl2溶液； ② Na2SiO3溶液；③ Ca(OH)2溶液；④ 饱和 Na2CO3溶液。最终溶液中有白色沉淀析出 的是﹙﹚ B A．①②③④ C．①②③ B．②④ D．②③
硅26.3%
知识窗
硅在地壳上的含量仅次于 氧，硅的氧化物及硅酸盐构成 了地壳中大部分的岩石、沙子 和土壤约占地壳的90％以上
思考、讨论：Ｃ、Ｓi原子结构
相似，那么Ｃ、Ｓi性质一样么？
Si
C
结论：不易失电子也不宜得电子， 主要化合价是+4价
存在： 在自然界中，没有游离态
的硅，只有化合态的硅。 主要是以熔点很高的氧化物 及硅酸盐的形式存在
2 · 硅酸的性质
①物理性质: ②化学性质:
白色,胶状,不溶于水的物质 a · 弱酸性，酸性比碳酸弱.
H2SiO3+2NaOH=2 H2O +Na2SiO3 b · 不稳定性
H2SiO3===H2O+SiO2
加热
课堂小结： 1 · 二氧化硅的性 质
｛
物理性质 化学性质
2 .硅酸的制备及性质
练习
c. 特性
与HF的反应 SiO2 ＋ 4HF = SiF4↑＋ 2H2O
想一想：
怎样能在玻璃上雕刻花纹？ （玻璃的主要成分是SiO2）
d ·高温下与碳酸盐反应 • NaCO3+SiO2=NaSiO3+CO2 • CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2
玻璃和水泥的制备
二氧化硅的用途 光学仪器 石英手表 耐磨器皿 光导纤维 石英坩埚 精密仪器轴承
硅和二氧化硅的结构-概述说明以及解释
硅和二氧化硅的结构-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述:硅是一个非金属元素，属于周期表中的第14族，原子序数为14，化学符号为Si。
它在自然界中广泛存在于矽酸盐和硅氧石等化合物中。
硅具有良好的导电性和光伏特性，因此在半导体器件、太阳能电池等领域有着广泛的应用。
同时，由硅与氧元素形成的化合物二氧化硅，也就是常说的硅石英，是一种重要的无机化合物，具有稳定的结构和优良的物理化学性质。
本文将探讨硅和二氧化硅的结构特点，以及它们在科学研究和工业应用中的意义。
1.2 文章结构本文主要分为引言、正文和结论三部分。
在引言部分中，我们将对硅和二氧化硅的重要性进行概述，介绍本文的目的和意义，以及文章的整体结构安排。
在正文部分，我们将首先深入探讨硅的结构，包括其原子结构、物理性质和化学性质，以便读者了解硅的基本特性。
接着，我们将详细讨论二氧化硅的结构，包括其分子结构、结晶结构以及在不同应用领域中的应用情况。
最后，在结论部分，我们将总结硅和二氧化硅的结构特点，探讨它们在科学研究和工业应用中的重要性，同时展望未来的研究方向，为读者提供对这一领域的更深入了解和思考。
1.3 目的本文旨在深入探讨硅和二氧化硅的结构特点，分析其原子、分子和结晶结构，探讨其物理性质和化学性质。
通过对硅和二氧化硅结构的详细描述和分析，旨在帮助读者更深入地理解这两种物质在科学研究和工业应用中的重要性和价值。
同时，本文还将展望硅和二氧化硅在未来可能的研究方向，为相关领域的科研工作者提供一定的参考和启示。
通过本文的阐述，希望能够激发更多对硅和二氧化硅结构的研究和探索，推动相关领域的发展和进步。
2.正文2.1 硅的结构硅是地球上最丰富的元素之一，它的原子序数为14，电子排布为2, 8, 4。
在周期表中，硅位于第三周期、14族元素。
硅的原子结构具有四个价电子，因此每个硅原子可以形成四个共价键。
硅原子通过共价键形成硅晶体，硅晶体的晶格结构为菱面体结构。
硅的物理性质表现为高硬度、高熔点、高电阻率等特点。
4-1-1二氧化硅和硅酸
●内容概述
本章是高中化学集中介绍非金属知识的首章，它是对初 中化学中的碳、氢、氧知识的总结，同时又以卤素为代 表介绍非金属的典型结构、性质、用途与制法，具有承 上启下的作用。 本章共分四节，分别讨论几种重要的非金属——硅、氯、 硫、氮及其化合物的重要性质，是无机化学的重要内容， 也是与生产、生活及新科技密切联系的内容，是考试中 考查其他理论知识的平台。每一部分都与现实生活联系 密切。
每个Si原子通过O原子与周围的4个Si原子连接着，
形成1个大的正四面体(虚线示型)：
●细品教材
1．存在
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，石英晶体和水晶、玛瑙的主要成分都是二氧化硅。 空气中存在体积分数约为0.03%的二氧化碳，近年来空 气中二氧化碳的含量呈上升趋势，主要原因是人类在生 产活动中大量地消耗燃料和破坏森林植被，从而导致了 自然界的“温室效应”。
氢氟酸
SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O 而二氧化硅不能与过氧化
故氢氟酸不能盛放在玻 璃试剂瓶中
钠的反应
2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
二氧化硅
二氧化碳 用途：
用做灭火剂(但不能扑灭钠等金属燃烧引 起的火灾)；制纯碱、尿素；制汽水等 碳酸型饮料；干冰作制冷剂和人工降雨 剂；二氧化碳可用做温室中植物的“气 肥”(光合作用)
氯是典型的非金属元素，其特征性质是强氧化性，它能够氧化
除金、铂以外的绝大多数金属，能与水、碱等化合物发生反应， 可以将比它活泼性稍差的非金属从其盐或无氧酸中臵换出来。
硫和氮的氧化物、硫酸和硝酸、氨是生产和生活中重要
氧化硅和硅酸说
教学过程
做好演示实验，增强感性认识。 实验是学习化学的重要手段，不仅有利于学生掌握知识
更有利于培养能力。要做好教材中的两个实验，引导 学生观察思考，也可以根据实际情况设计探究实验， 培养探究能力。例如：可以让学生设计实验证明硅酸 的酸性比碳酸弱。
性质、性质决定用途。 ➢ 通过对二氧化硅及其用途的学习使学生热爱自然、
热爱化学
教学重难点
教学重点 ➢ 二氧化硅的化学性质；硅酸的性质 教学难点 ➢ 二氧化硅的性质、结构
教学过程
从用途入手，掌握二氧化硅、硅酸盐的化学性质。 通过引导学生联系实际，了解用途，通过观察图片，增
强感性认识，为进一步学习打下基础。 采用对比的方法学习。 教学时，建议把CO2和SiO2进行比较，通过复习CO2的性质
教学目标
知识与技能 ➢ 了解硅在自然界中的含量、存在、用途。 ➢ 了解二氧化硅的物理性质，掌握二氧化硅的化学
性质。 ➢ 了解硅酸的性质。
教学目标
过程与方法 ➢ 自主学习，培养学生自学能力。 ➢ 活动探究，通过硅与碳、二氧化硅与二氧化碳的
比较，培养学生的归纳能力、比较能力。
教学目标
情感、态度与价值观 ➢ 培养学生学习元素化合物的正确方法：结构决定
教学内容分析
本节教学内容位于人教版高中化 学必修一第四章第一节。本节课 沿着“物质的性质与用途间的关 系”这一条主线，内容与生活、 社会、工业生产及高科技联系较 为密切，知识性强趣味性强。体 现了化学知识与科学精神、人文 精神的渗透与融合。
学生情况分析
学习本节之时之前学生 已经学习了金属及其化 合物的相关知识和二氧 化碳的相关性质，已经 初步掌握了一些关于元 素及其化合物学习基本 的方法。
高中化学最易错考点系列考点硅和二氧化硅新人教必修
考点13 硅和二氧化硅【考点定位】本考点考查硅和二氧化硅的性质与应用，明确二氧化硅是酸性氧化物，但能溶于HF酸的特殊性、硅的半导体性质及二氧化硅作光导纤维的应用。
【精确解读】1．硅的物理性质和化学性质：（1）物理性质：晶体硅是灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体，它的结构类似金刚石，具有较高的沸点和熔点，硬度也很大，它的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料．（2）化学性质：化学性质不活泼①常温下，除与氟气、氢氟酸及强碱溶液反应外，与其他物质不反应Si+2F2═SiF4、Si+4HF═SiF4↑+2H2↑、Si+2NaOH+H2O═Na2SiO3+2H2↑；②在加热条件下，能与氧气、氯气等少数非金属单质化合Si+O2△SiO2、Si+2Cl2△4；（4）制备：在电炉里用碳还原二氧化硅先制得粗硅SiO2+2C 高温Si+2CO↑，将制得的粗硅，再与Cl2反应后，蒸馏出SiCl4，然后用H2还原SiCl4可得到纯硅．有关的反应为：Si+2Cl2△SiCl4，SiCl4+2H2高温Si+4HCl；2．硅的用途：高纯硅可作半导体材料，制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还可以制造太阳能电池．硅的合金用途也很广，如含硅4%的钢具有良好的导磁性，可用来制造变压器的铁芯；含硅15%左右的钢具有良好的耐酸性，可用来制造耐酸设备．3．二氧化硅的物理性质和化学性质：（1）物理性质：无色透明或白色粉末，原子晶体，熔沸点都很高，坚硬难熔，不溶于水，天然的二氧化硅俗称硅石，是构成岩石的成分之一．（2）化学性质：常温下性质不活泼；①不与水反应，不能跟酸(氢氟酸除外)发生反应．SiO2+4HF═SiF4↑+2H2O(氢氟酸不能盛放在玻璃容器中)；②具有酸性氧化物的性质，能跟碱性氧化物或强碱反应，SiO2+2NaOH═Na2SiO3+H2O (实验室中盛放碱液的试剂瓶用橡胶塞而不用玻璃塞的原因)CaO+SiO 2高温CaSiO 3、Na 2CO 3+SiO 2高温Na 2SiO 3+CO 2↑(制玻璃)③具有弱氧化性 SiO 2+2C高温Si+2CO↑、SiO 2+2Mg高温Si+2MgO↑，SiO 2+3C高温SiC(金刚砂)+2CO↑；（3）二氧化硅的用途：①光导纤维的主要原料；②石英的主要成分是SiO 2，纯净的石英可用来制造石英玻璃；③玛瑙石含有有色杂质的石英晶体，可用于制造精密仪器轴承，耐磨器皿和装饰品。
第1课时 二氧化硅和硅酸(知识点归纳及例题解析)
第1课时二氧化硅和硅酸[学习目标定位] 1.了解硅在自然界中的存在形式，硅酸盐产品的组成和重要用途。
2.了解二氧化硅的结构、性质和用途。
3.了解硅酸的制备、性质和应用。
一二氧化硅1.硅元素在地壳中的含量是26.3%，仅次于氧。
硅元素在自然界中主要以氧化物及硅酸盐的形式存在，原因是硅是一种亲氧元素。
2.硅的氧化物为二氧化硅，俗名为硅石，天然二氧化硅分为结晶形(如方石类、水晶等)和无定形(如硅藻土)。
根据日常生活中的实例描述二氧化硅的物理性质：坚硬固体、不溶于水、熔点高。
3.列表比较二氧化碳和二氧化硅的性质。
CO2＋H2O H2CO3归纳总结二氧化硅的结构与性质(1)二氧化硅与二氧化碳的物理性质差异较大的原因是物质晶体结构不同。
二氧化硅晶体结构如图：二氧化硅晶体是由Si原子和O原子按1∶2的比例所组成的立体网状结构的晶体。
(2)二氧化硅的化学性质有稳定性强，与水、一般酸不反应，能与氢氟酸反应，能与碱、碱性氧化物反应。
1.下列叙述中，正确的是()A.自然界中存在大量的单质硅B.石英、水晶、硅石的主要成分都是二氧化硅C.二氧化硅的化学性质活泼，能跟酸或碱溶液发生化学反应D.自然界中硅元素都存在于石英中答案B解析自然界中硅元素含量很高，但都以化合态形式存在，A项错误；硅元素是亲氧元素，主要以氧化物和硅酸盐的形式存在，D项错误；二氧化硅的性质稳定，C项错误。
2.由MgO、Al2O3、SiO2、Fe2O3组成的混合粉末。
现取两份该混合粉末试样进行实验。
(1)将一份混合粉末溶于过量的盐酸，得到沉淀X和滤液Y，沉淀X为________，滤液Y中含有的阳离子主要是______________，向滤液Y中加入过量NaOH溶液，得到的沉淀是____________________。
(2)将另一份混合粉末溶于过量NaOH溶液，发生反应的离子方程式为_________________。
答案(1)SiO2Al3＋、Mg2＋、Fe3＋、H＋Mg(OH)2、Fe(OH)3(2)SiO2＋2OH－===SiO2－3＋H2O、Al2O3＋2OH－===2AlO－2＋H2O二硅酸1.硅酸的制备：按表中实验操作要求完成实验，并将观察到的实验现象及有关结论填入表中：2.写出上述实验中反应的化学方程式。
二氧化硅和硅酸
（1）存在
水晶：无色透明
天
结晶形
然 （石英晶体）
SiO2
玛瑙：具有彩色环带或
层状
硅 石 无定形——硅藻土
（2）结构
[SiO4]四面体
二氧化硅中氧原子与硅原子个数比为2：1,用
SiO2来表示二氧化硅的组成,表示O与Si的原子个数比, 不是分子式是化学式。
水晶
下列说法错误的是（ CDE ）
A . SiO2 是二氧化硅的化学式； B . SiO2 晶体是由Si和O按1:2的比例所组成的立体网 状结构的晶体 ； C .[SiO4 ] 四面体只存在于二氧化硅晶体中； D . 沙子里含无定形二氧化硅； E . 石英就是水晶； F . SiO2 从古到今被人类广泛地应用着，是因为
水分蒸发后燃烧 水不能防火
水分蒸干后不燃烧 硅酸钠能防火
（2）硅酸钠化学性质
硅酸钠的化学性质相对稳定，不能燃烧， 不易被腐蚀，热稳定性好。
①与酸反应
Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3↓
②与盐反应
CaCl2 + Na2SiO3 = CaSiO3 ↓+ 2NaCl
③用途 可以作肥皂填料，还可以用做建筑、纸张的
A.还原剂
B.氧化剂 C.二者都不是
（2）反应 ②属于（ A、E ）， 反应③ 属于（ C、E ）。
A.化合反应 B.分解反应 C.置换反应
D.非氧化还原反应
E. 氧化还原反应
红(蓝)宝石： Al2O3晶体
钻石(金刚石)： 碳
的是（ D ）
A.CO2→H2CO3
B.SiO2→Na2SiO3
C.Na2O→Na2CO3 D.SiO2→H2SiO3
二氧化硅与偏硅酸
二氧化硅与偏硅酸
二氧化硅是一种无机物，化学式为SiO₂，是一种酸性氧化物，对应水化物为硅酸。
它不溶于水，也不与水起化学反应，是一种酸性氧化物，只能和碱类物质反应，从而生成盐和水。
偏硅酸是一种二元酸，化学式为H2SiO3。
它在高温下不稳定，容易分解为二氧化硅和水。
在低温下稳定，但在水中几乎不溶。
偏硅酸可以与碱类物质反应生成硅酸盐和水，如偏硅酸钠、偏硅酸镁等。
在特定条件下，二氧化硅与水会部分生成偏硅酸和硅酸。
这过程较为复杂，与特定溶液的酸碱性及浓度有关。
总的来说，二氧化硅与偏硅酸是两种不同的物质，但它们之间存在一定的联系。
如需更多信息，建议查阅相关文献或咨询化学专家。
二氧化硅的性质和用途资料
教学目标
1.能说出硅在自然界的含量、存在、用途。 2.了解二氧化硅的物理性质和用途，能熟练写出二氧化 硅的相关方程式。
3. 能简单说出硅酸的用途。
4、通过观赏惟妙惟肖的图片，让学生感受到大自然的 魅力。
一、二氧化硅和硅酸
1．二氧化硅 (1)存在 存在形态有________ 结晶 形和__________ 无定形 两大类，水晶、 玛瑙的主要成分是_____________________ 。 结晶的二氧化硅
2NaOH＋CO2 SiO2＋2NaOH 与碱的反应 =Na2CO3＋H2O =Na2SiO3＋H2O
一、CO2与SiO2的比较 Na2SiO3＋CO2＋H2O= SiO2＋CaCO3 CaSiO3＋CO2↑ SiO2＋Na2CO3 Na2SiO3＋CO2↑
与 Na2CO3＋H2SiO3↓ 盐 反 Ca(ClO) ＋CO ＋H O= 2 2 2 应 CaCO3↓＋2HClO 与 碳 C＋CO2 反 应
D．二氧化硅和二氧化碳在物理性质上有很大差异
解答该类题时要注意以下两个易出错的问题： (1)SiO2既能与NaOH溶液反应，也能与氢氟酸反
【 名 师 点 睛 】
应，但SiO2不属于两性氧化物而属于酸性氧化物。 (2)SiO2和CO2的物理性质差别很大，是由于二者 结构上的差别造成的，SiO2是立体网状结构的晶体，
CO2的结构差别较大，故物理性质差别较大，化学性质类
似，C项正确。 【答案】D
2．硅酸 (1)硅酸的性质 原理：强酸制 弱酸
①弱酸性
向Na2SiO3溶液中通入CO2，反应的化学方程式为
Na2SiO3＋CO2＋H2O =H2SiO3↓＋ _____________________________ 。Na2CO3
二氧化硅的化学性质
（2）酸性太弱，只能与强碱发生中和反应 H2SiO3 + 2NaOH == Na2SiO3 + 2H2O （3）不稳定，受热易分解 ∆ H2SiO3 == H2O + SiO2
（比H2CO3稳定）
【小结】 硅酸（H2SiO3) （1）制取： Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3 ↓ 白色胶状
元素在地壳中的含量
其他 1.20% 氢0.16% 镁2.00% 钾2.47%
钠2.74% 钙3.45% 铁4.75%
硅26.3%
氧48.6% 铝7.73%
1 2 3 4 5 6 7 8 9
硅在地壳中含量第二，硅的氧化物 及硅酸盐约占地壳质量的90%以上
第四章
非金属及其化合物
硅的存在与分布
存在：没有游离态，只有化合态
SiO2是立体网状结构，因此性质很稳定
思考题
下列说法错误的是（ C D E ） A. SiO2 是二氧化硅的化学式 B. SiO2 晶体是由Si和O按1:2的比例 所组成的立体网状结构的晶体 C. [SiO4 ]四面体只存在于二氧化硅晶体
中
D. 沙子里含无定形二氧化硅 E. 石英就是水晶 F. SiO2 从古到今被人类广泛地应用着，
⑤ ④ d.氢氟酸___ c.硝酸银晶体_____
① e.浓硫酸____
二氧化硅的用途
由于 SiO 2 具有优良的物理化学性能，加上 SiO 2 在自然界的广泛存在，因此从古到今都 被人类广泛地应用。
光 学 纤 维 胃 镜
状 态 水溶性 化 与水反应 学 与碱反应 性 与碱性 氧化物 质 反应 与 酸
——
人工降雨，灭火,饮料等
(P75)
CO2＋H2O＝H2CO3 ， 但是SiO2不能与水直接化合成H2SiO3，这是一个特性。 思考：SiO2不能直接和水化合成H2SiO3，那怎样制备 H2SiO3呢？
二氧化硅和硅酸课件
光纤
一、 二氧化硅（ SiO2 ）
水晶
1、存在:
结晶形（石英晶体） 水晶 无色透明 玛瑙 彩色环带或层状
硅石
无定形——硅藻土
玛瑙
SiO2是自然界中沙子、石英的主要成分。结 晶的二氧化硅叫石英；天然二氧化硅叫硅石。
2、结构
立体网状结 构决定了 SiO2具有优 良的物理和 化学性质
➢硅胶的用途：
干燥剂（吸水），
吸附剂（多孔），
催化剂的载体。
思考一下
如何用SiO2制取 H2SiO3 ？
SSiOiO2 2
Na2SiO3H2SiOH32SiO3
NaOH
酸
能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实
是( B )
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与碳酸盐反应生成CO2 D．氯化氢通入可溶性碳酸盐溶液中放出气2CO3弱。
硅酸的性质
①弱酸性（酸性比碳酸弱）
②不稳定（比H2CO3稳定），受热易分解 H2SiO3 =∆= H2O + SiO2
➢生成的硅酸逐渐聚合而形成硅酸溶胶（能流动），
当硅酸的浓度较大时，就会形成硅酸凝胶（不能流 动），硅酸凝胶经过干燥脱水就形成硅胶。(硅胶的 基本成份是 mSiO2·nH2O)
每1个Si原子周围结合4个O原子，Si在中心,O在四个顶角。 同时每1个O原子周围结合2个Si原子相结合。 二氧化硅中氧原子与硅原子个数比为2：1，用SiO2来表示
3、二氧化硅的物理性质
根据SiO2的存在， SiO2有哪些物理 性质？（从水溶性、硬度、熔点考虑）
物理性质:__硬___度__大__、__熔__点__高__、__难__溶__于__水____ 化学稳定性:____通__常__条__件__下__，__很___稳__定____