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1、1 第一节无机非金属材料的主角硅（第一课时） 编写：耿宪忠审核：毕于双 【学习目标】 1知识与技能：使学生掌握硅的两种重要化合物二氧化硅及硅酸的 主要性质并了解其用途； 2过程与方法：引导学生对比学习硅的化合物（二氧化硅及硅酸）与碳 的化合物（二氧化碳及碳酸） ，培养学生对新旧知识对比分析、归纳总结的学 习方法； 【重点难点】 二氧化硅和硅酸的性质。 【学习内容】 硅在地壳中的含量为，仅次于氧。其氧化物和硅酸盐构成了地 壳中大部分的、和，约占地壳质量的以上。 阅读课本填写下表。 硅碳 原子结构 示意图 原子结构 的相同点 非金属性 强弱 成键特点 亲氧性 在自然界 中的存在 硅地壳 碳 （一）
2、二氧化硅（ SiO2） 1. 存在: 地球上存在的天然二氧化硅约占地壳总 质 量 的； 其 主 要 存 在 形 态 有 和两大类，统称。 2. 结构： 见右图。大球表示硅原子，小球表示氧原子。 SiO2晶 体 的 基 本 结 构 单 元 呈 形，每个 Si 原子周围结合个 O原子，每 个 O 原子跟个 Si 原子相结合， Si 与 O 原子按的比例组成了 的晶体。 石英晶体是结晶的，石英中无色透明的晶体叫，具 有彩色环带状或层状的称为，沙子中含有小粒的晶体。 氧化物 硅酸盐 (1 (2 (3 （1 （2 （3 （4 2 3. 用途： (1) 以 SiO2为主要成分的沙子仍然是基本的材料。 (2
3、) 是现代光学和光纤制品的基本原料（可制作实验室使用的 石英坩埚、信息高速公路的骨架石英光导纤维等）。 (3) 用和制作饰物和工艺品。 4. 物理性质： 二氧化硅二氧化碳 水溶性 熔点 硬度 讨论： 硅和碳为同族元素，同族元素的同类化合物应表现出相似的性质。为 什么二氧化硅和二氧化碳的物理性质却有很大差异？ 。 5. 化学性质： 二氧化硅的化学性质很不活泼，但也能够与某些物质反应。阅读课本填 写下表，能反应的写出化学方程式。 二氧化硅二氧化碳 与水的反应 与碱（如 NaOH ） 反应 与 碱 性氧 化 物 （如 CaO ）反应 与氢氟酸（ HF ） 的反应 说明： 二氧化硅只能与酸中的氢氟酸反
4、应，与其他酸不反应。 讨论 1： 什么是酸性氧化物？酸性氧化物有哪些通性？是否应将二氧化硅归入 酸性氧化物？ 。 讨论 2：玻璃中含有二氧化硅。请问为什么盛NaOH 溶液的试剂瓶用橡胶塞而 不用玻璃塞？ ；为什么可用氢氟酸雕刻 玻璃？。 （二）硅酸（ H2SiO3） 1. 硅酸的制备： 【实验探究】实验41 3 实验操作实验现象结论 滴加酚酞试液后溶液 呈色； 滴加稀盐 酸后溶液变为色； 用一束强光照射液体 有效应。 Na2SiO3溶液呈；反 应生成了硅酸， 其化学方程式为： Na2SiO3+2HCl= 。 硅酸可通过与强酸（或较强酸）制得。所生成的H2SiO3有 3 种情况： （1）H2Si
5、O3分子聚合成较大颗粒， 形成胶体溶液硅酸； （2） 硅酸浓度较大时，则形成的硅酸； （3）如果不 按照上述实验操作 ，硅酸往往生成色沉淀。 硅酸凝胶干燥脱水得到多孔的硅酸，又称为。其吸附水 分能力强，常用作食品或药品的，也用作的载体。 说明： 因 SiO2不与水反应，所以不能直接用SiO 2与水反应制备硅酸。 2. 硅酸的性质： (1) 难溶性：硅酸在水中的溶解度，是唯一难溶性的酸。 (2) 不稳定：受热易分解为二氧化硅和水，其化学方程式为。 (3) 弱酸性：是一种很弱的酸, 其酸性比 H2CO3。 思考：向 Na2SiO3饱和溶液中通CO2反应有何现象？。再 滴加烧碱溶液有何现象？。写出反
6、应的化学方程 式：。 【反馈练习】 1. 下列物质中 , 不能用玻璃瓶来盛装的是 ( ) A.烧碱溶液 B.浓硫酸 C.氢氟酸 D.碳酸纳溶液 4 2. 要除去 SiO2中混有的少量 CaO杂质，最适宜的试剂是（） A. 纯碱溶液 B.盐酸 C.硫酸 D.苛性钠溶液 3. 下列物质中 , 主要成分不是 SiO2的是（） A. 金刚砂 B.玛瑙 C.水晶 D.石英 4. 能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是（） 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.SiO2常温下是固体， CO2常温下是气体 D.氯化氢通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体，通
7、入可溶性硅酸盐溶液中生 成沉淀 5. 下列物质的变化，不能通过一步化学反应完成的是（） A.CO2H2CO3 B.SiO2Na2SiO3 C.Na2O2Na2CO3 D.SiO2H2SiO3 6.A 是一种天然透明晶体， B是一种常见的无色无味的气体，可使澄清石灰水 变浑浊。 A 虽不能溶于强酸，但却能溶于氢氟酸，并生成气体C，A和烧碱溶 液反应生成 D的水溶液，当气体 B通入 D的水溶液中，能生成白色胶状沉淀E， E加热后重新生成 A。 （1） 写出化学式 A 、 B 、 C 、 D 、 E 。 （2）写出有关反应的化学方程式。 第一节无机非金属材料的主角硅（第二课时） 编写：耿宪忠审核：毕
8、于双 【学习目标】 1了解硅酸盐的重要用途及组成。 2了解硅在自然界中的含量、存在、用途。 3了解硅的物理性质和重要用途。 【重点难点】 认识到硅酸盐工业与人类生产、生活密切相关。 【学习内容】 5 （一）硅酸盐 1什么是硅酸盐： 硅酸盐是由组成的化合物的总称。它是一类结构 复杂的固态物质，大多于水，化学性质很。在自然界分布 极广，其中土壤（包括粘土）和大部分岩石的主要成分就是硅酸盐。 2硅酸钠（ Na2SiO3） ： 硅酸钠溶于水，其水溶液显碱性，俗称和泡花碱，能与强酸 或较强酸反应生成硅酸。硅酸钠是制备和木材的原料。 实验 42 取两个小木条或滤纸条，分别放入蒸馏水和Na2SiO3饱和溶液
9、中，使之充 分吸湿、浸透，取出稍沥干（不再滴液吧）后，同时分别放置在酒精灯外焰 处。观察现象。 放入蒸馏水放入 Na 2SiO3饱和溶液 现象 结论 3. 硅酸盐工业： 硅酸盐的用途很广。以硅酸盐为原料，可以生产传统的硅酸盐产品 陶瓷、玻璃、水泥等。阅读课本填写下表。 陶瓷玻璃水泥 主要原料 主要设备 反应条件 主要反应 6 主要成分 主要性质 此外，化学家还合成了其他一些具有特殊功能的含硅的物质碳化硅、 硅钢、硅橡胶、分子筛等。阅读课本填写下表。 碳化硅(SiC) 硅钢硅橡胶分子筛 主要特性 主要用途 （二）硅单质 1. 物理性质： 单质硅有和两种。晶体硅的结构与金刚石类似，它是带 有光泽的
10、色固体，熔点（1410） ， 硬度、 有性。 由于硅处在元素周期表中金属与非金属的过渡位置，所以晶体硅的导电性介 于导体和体之间，是良好的材料。 2. 化学性质： 硅和碳一样最外层个电子，其原子既也电 子。所以硅单质化学性质。常温下只能与少数物质如强碱、氢氟酸 等反应。加热时可与氧气反应生成二氧化硅，其反应方程式为。 3. 硅的制备： 将石英砂（ SiO2）和焦碳在电炉中高温反应即可生成粗硅，同时生成一氧 化碳，其化学方程式为：。此法所得 粗硅还需要提纯才能得到高纯硅。 4. 硅的用途： 晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料，故用于 7 制造各种半导体以及计算机的等；晶体硅还
11、是人类将太阳能转 换成电能的常用材料，可以制造等。 【反馈练习】 1. 下列物质中属于纯净物的是 ( ) A.Na2CO310H2O B.水泥C.纯净的盐酸D.普通玻璃 2. 下列叙述正确的是( ) ASiO2不属于无机非金属材料金属不能作为结构材料 C玻璃是一种新型的非金属材料C60也是一种材料 3. (2010广州综合测试 )有些科学家提出硅是“ 21 世纪的能源”，这主要是 由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用下列关于硅 的说法不 正确的是 ( ) A高纯度的单质硅被广泛用于制作计算机芯片 B硅可由二氧化硅还原制得 C常温时硅与水、空气和酸不反应，但能与氢氟酸反应 D自
12、然界硅元素的贮量丰富，并存在大量的单质硅 4下列关于碳和硅的叙述中，正确的是 ( ) A其氧化物都能与NaOH 溶液反应 B其单质在加热时都能跟O2反应 C其氧化物都能溶于水生成相应的酸 D碳和硅两种元素共有两种单质 5下列物质：氢氟酸；浓H2SO4；烧碱溶液； Na2CO3固体；氧化钙； 浓HNO3， 其 中 在 一 定 条 件下 能与SiO2反 应 的有 ( ) A B.全部 C D 6下列叙述正确的是 ( ) 8 氧化铝是一种比较好的耐火材料，可用来制造耐火坩埚 氧化铁常用作红色油漆和涂料 硅酸钠是制备硅胶和木材防火剂的原料 以纯碱、石灰石、石英为原料可制普通玻璃 石灰石、高岭石、石英和水晶的主要成分都是SiO2 A B C D