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第三节 无机非金属材料
第3课时 硅酸和硅酸盐
第五章 化工生产中的重要非金属元素
1.掌握硅酸的制备、用途及化学性质
2.了解硅酸盐的性质
学习目标
硅酸
不溶于水
状态：
溶解性：
白色粉末状
固体
颜色：
物理性质
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变红色
硅酸
化学性质
[思考]SiO2是H2SiO3的酸酐，但SiO2不溶于水，如何由SiO2制取H2SiO3
实验室用可溶性硅酸盐与其他酸反应制备—强酸制弱酸
SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O
Na2SiO3＋2HCl=H2SiO3↓＋2NaCl
硅酸
实验室制取硅酸
[实验过程]在试管中加入3~5mL Na2SiO3溶液，滴入1~2滴酚酞溶液，再用胶头滴管逐滴加入稀盐酸，边加边振荡，至溶液红色变浅并接近消失时停止，静置。仔细观察变化过程及其现象
硅酸
实验室制取硅酸
实验现象
实验结论
化学方程式 Na2SiO3＋2HCl=H2SiO3(胶体)＋2NaCl
Na2SiO3溶液呈碱性
硅酸为不溶于水的白色固体
溶液变为红色
溶液由红色变为无色，有白色胶状沉淀物生成
[思考]H2SiO3的酸性比HCl弱，那么，H2SiO3酸性与H2CO3相比较如何呢？请设计实验论证你的推断。
硅酸
[理论分析]将H2CO3滴入Na2SiO3溶液中即可，但H2CO3不稳定，易分解为CO2，故只需要将CO2通入Na2SiO3溶液中，所需要的CO2通过实验制取
石灰石，稀盐酸，硅酸钠溶液
[实验用品]
酸性强弱：碳酸> 硅酸
透明的硅酸凝胶生成
[实验现象]
[实验结论]
Na2SiO3＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋Na2CO3
[思考]该实验装置还有何缺陷？应如何改进？
硅酸
应避免HCl进入Na2SiO3溶液中发生反应
可在试管前加盛饱和NaHCO3溶液的洗气瓶或者把盐酸换成硫酸
(1)弱酸性：
硅酸
化学性质
(酸性:HCl>H2CO3>H2SiO3)
(2)不稳定(比H2CO3稳定)，受热易分解
H2SiO3 =H2O + SiO2
硅酸凝胶经干燥脱水就形成干胶，称为“硅胶”。
透明小球是硅酸逐渐聚合而形成的胶体-硅酸溶胶，硅酸浓度较大时，则形成软而透明的、胶冻状的硅酸凝胶（能流动），经干燥脱水就形成硅酸干胶，称为“硅胶”(不能流动)。硅胶多孔，吸附水分能力强，常用做实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂，也可以用作催化剂的载体。
硅胶
硅胶
蓝色硅胶干燥剂（氯化钴）
橙色硅胶干燥剂（甲基紫）
钴的不同离子颜色不同，添加CoCl2是为了指示干燥剂是否失效
其主要成分为二氧化硅，颜色随湿度不同而变化，除具有不含CoCl2，无毒、无味、无害等优点
硅胶
硅酸盐
是由硅、氧和金属组成的化合物的总称
定义:
性质:
一般不溶于水(除Na、K盐外)化学稳定性高。种类繁多、结构复杂、构成地壳的骨架
表示方法：①用盐的化学式表示，如Na2SiO3
②用氧化物形式表示，如Na2O SiO2
原则：活泼金属氧化物·较活泼金属氧化物·SiO2·H2O
用氧化物的形式来表示硅酸盐的组成，但硅酸盐不是由氧化物组成的，是纯净物，属于盐类
注意事项：①元素化合价不变、原子比例不变②计量数以整数书写③多种金属同时存在，活泼的写在前面
硅酸盐
硅酸盐代表——硅酸钠
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)俗名：泡花碱，水溶液俗称水玻璃(2)物理性质：白色固体，可溶于水(3)化学性质：
与酸反应：
Na2SiO3＋2HCl=2NaCl＋H2SiO3(胶体)
Na2SiO3＋CO2(少)＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3(胶体)Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(过)=H2SiO3(胶体)＋2NaHCO3
与CO2反应：
(4)用途：
①制硅酸 ②黏合剂(矿物胶)
③耐火阻燃材料 ④防腐剂
1.下列说法不正确的是(　　)
A．SiO2能与氢氟酸反应，因此可用氢氟酸刻蚀玻璃B．向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸制备硅酸凝胶C．氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料，化学式为Si3N4
D．石英是良好的半导体材料，可以制成光电池，将光能直接转化成电能
硅是良好的半导体材料，可以制成光电池，将光能直接转化成电能，不是石英
D
实战演练
2．下列离子方程式不正确的是(　　)
A．石英与烧碱反应：SiO2＋2OH-=SiO32-＋H2O
B．硅与烧碱反应：Si＋2OH-=SiO32-＋H2↑
C．硅酸钠溶液中通入少量CO2：SiO32-＋CO2＋H2O=CO32-＋H2SiO3↓
D．往水玻璃中加入盐酸：2H＋＋SiO32-=H2SiO3↓
Si＋2OH－＋H2O=SiO32-＋2H2↑
B
实战演练
3．下列关于水玻璃的性质和用途的叙述中不正确的是(　　)
A．这是一种矿物胶，既不易燃烧也不易腐蚀 B．在建筑工业上可以作黏合剂、耐酸水泥掺料C．木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧
D．水玻璃的化学性质稳定，在空气中不易变质
D
水玻璃的化学性质稳定，但在空气中易与二氧化碳反应生成硅酸。
实战演练
4．下列关于材料的叙述中正确的是(　　)
A．氮化硅陶瓷耐高温，可用来制造汽车发动机
B．钢化玻璃属于新型无机非金属材料
C．水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料都不溶于水，所以硅酸盐都不溶于水
D．新型陶瓷材料种类很多，但是都属于硅酸盐
A.钢化玻璃是把普通玻璃高温软化，迅速降温获得的机械强度增大的玻璃，成分还是硅酸盐，属于传统的无机非金属材料
A
Na2SiO3是可溶的
D.新型陶瓷中的压电陶瓷就不属于硅酸盐
实战演练
5.下列有关硅及其化合物的说法中正确的是(　　)
A.硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中
B.反应①Na2SiO3＋H2O＋CO2=Na2CO3＋H2SiO3↓，
反应②Na2CO3＋SiO2=Na2SiO3＋CO2↑，
两反应是相互矛盾的，不可能都发生
C.普通玻璃、石英玻璃、水泥等均属于硅酸盐材料
D.硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料
高温
石英玻璃的主要成分是二氧化硅
硅酸钠是显碱性的盐,有黏性,将磨口玻璃塞与试剂瓶黏住
B.反应②Na2CO3＋SiO2=Na2SiO3＋CO2↑是在高温下进行的，CO2为气体，逸出可使平衡正向移动，促使反应继续进行
高温
D
6．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，碳的非金属性强于硅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
高温
还原性C>Si
SiO2是H2SiO3的酸酐
CO2＋Na2SiO3＋H2O=H2SiO3↓＋Na2CO3
C
SiO2和碱溶液反应生成盐和水，是酸性氧化物
实战演练
7．大多数物质的俗名是根据其特殊的物理性质或用途得来的。下列物质的俗名与化学式或用途不相符的一组是(　　)
选项 俗名 主要成分(化学式) 用途
A 石英 SiO2 集成电路板
B 纯碱 Na2CO3 制备玻璃
C 水玻璃 Na2SiO3 制备硅胶
D 铁红 Fe2O3 用作油漆和涂料
石英主要用于生产玻璃，也可用于制造光导纤维，晶体硅才用于制作集成电路板。
A
8．为了证明一氧化碳具有还原性，有人设计了下列实验：
(1)装置B中最适宜的试剂是______________________
(2)装置D中发生反应的化学方程式是
______________________________________________(3)必须用装置C吸收除去气体中水蒸气的理由是____________________________________________
饱和NaHCO3溶液
水蒸气进入D中在高温下能跟碳反应产生H2，H2也能使CuO还原，不能证明CO具有还原性
8．为了证明一氧化碳具有还原性，有人设计了下列实验：
(4)若根据F中石灰水变浑浊的现象确定CO具有还原性，应在上图中装置________与________之间连接下列装置中的______
D　 E
④
冷的湿润的气体导入后面E中红热的玻璃管中，可能会导致玻璃管炸裂(除水蒸气）
除去D管中导出的CO气体中混有的CO2

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