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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1课时）二氧化硅和硅酸一、说教材教材地位和作用：硅及其化合物作为非金属元素知识的开端，是在第三章“金属及其化合物”内容的基础上，继续进行关于元素化合物知识的学习和研究方法的训练，本节教学采用主线为“硅单质──二氧化硅──硅酸──硅酸盐”的学习方法，，丰富了元素族概念及元素性质的递变规律的形成，为元素周期律、元素周期表的学习积累了丰富的感性材料。
所以本节课起到了承前启后的作用。
二、说目标知识与技能1、了解硅在自然界中的含量、存在、用途2、了解二氧化硅的物理性质，掌握二氧化硅的化学性质3、认识硅酸的制备原理，使学生初步掌握化学实验基本操作、基本技能。
过程与方法1、学生学会运用对比的方法来认识物质的共性和个性，拥有对新旧知识进行归纳比较能力。
2、通过硅酸的制备，具有实验设计的思维方式。
情感态度价值观1、学生学会学习元素化合物的正确方法：结构决定性质、性质决定用途。
2、学生了解硅和硅酸在日常生活、生产中的应用，感受化学的实用性，增强学习三、说重难点重点：二氧化硅和硅酸的主要性质难点：二氧化硅的化学性质四、学情分析：本节课的教学对象为高一学生，学生已有知识和未知知识分析：已有知识：（1）碳及其化合物的有关知识（2）知道CO2属于酸性氧化物，并能书写有关CO2的化学反应方程式新知识：（1）SiO2及H2SiO3的物理性质及主要用途（2）SiO2的主要化学性质（3）硅酸的制备原理（4）硅及其化合物在材料等领域的应用五、教学程序为了充分体现新课改精神，体现学生的主体地位，充分发挥学生的学习主动性，本节课改变以往做法，课堂的开头、结尾全部由学生来完成。
本节课进行了以下的结构安排：1.开头：有学生开课。
学生展示课前查找、搜集到的有关硅及其化合物以及重要用途的资料。
2.中间：四次探究实验（1.二氧化硅与酸的反应2.二氧化硅与碱的反应3.硅酸钠与强酸的反应4.硅酸钠与碳酸的反应），两次小组讨论（1.根据二氧化碳和二氧化硅的空间结构，结合生活中常见的熟悉的物质及用途猜测二氧化硅的性质2.归纳、总结课堂所学内容，并阐述硅及其化合物对人类文明的巨大贡献）。
第四章 第一节 第一课时 二氧化硅和硅酸课时跟踪训练一、选择题1.(2019·山西芮城县期末)关于硅及其化合物的叙述中，正确的是( )A.硅是良好的半导体材料，且是制造光缆的主要材料B.玻璃上的精美刻花，是工艺师用盐酸刻蚀玻璃形成的C.工业用焦炭还原二氧化硅生产硅：SiO 2＋C=====高温Si ＋CO 2↑D.SiO 2是酸性氧化物，在一定条件下能和氧化钙反应解析：选D 硅是良好的半导体材料，但制造光缆的主要材料是二氧化硅，故A 项错误；盐酸与二氧化硅不反应，玻璃上的精美刻花，是工艺师用氢氟酸刻蚀玻璃形成的，故B 项错误；工业上可以用焦炭还原二氧化硅生产硅：SiO 2＋2C=====高温Si ＋2CO ↑，故C 项错误；SiO 2是酸性氧化物，在一定条件下能和氧化钙反应生成硅酸钙，故D 项正确。
故选D 。
2.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，能跟酸或碱的溶液发生化学反应D.自然界中硅元素都存在于石英中解析：选B 硅元素在自然界中无游离态，主要以二氧化硅、硅酸盐形式存在，故A 错误；石英、水晶、硅石的主要成分是二氧化硅，故B 正确；二氧化硅性质稳定，与酸反应只能和氢氟酸反应，与强碱反应，故C 错误；自然界中硅元素存在于水晶、石英石、玛瑙、硅石中，故D 错误。
3.(2018·山东桓台期末)下列关于硅及其化合物的叙述错误的是( )A.陶瓷、玻璃、水泥都是硅酸盐产品B.水晶、玛瑙的主要成分都是SiO 2C.SiO 2很稳定，与所有的酸都不反应D.SiO 2是制作光导纤维的材料解析：选C 陶瓷、玻璃、水泥的主要成分都是硅酸盐，所以都是硅酸盐产品，A 正确；水晶、玛瑙的主要成分都是SiO 2，B 正确；SiO 2的化学性质很稳定，不与强酸和强氧化剂反应，但能与HF 和强碱反应，C 错误；SiO 2是制光导纤维的主要材料，D 正确。
第1课时二氧化硅和硅酸一、教材分析1、教材的地位与作用《无机非金属材料的主角-硅》是人教版高中化学必修一第四章第一节的内容。
本节教材是非金属及其化合物的开始，又是常见无机物及其性质等知识的继续，硅及其化合物是学生在日常生活中所熟悉的物质，在非金属材料和信息技术等领域应用十分广泛，前景广阔。
通过对硅及其化合物知识的学习，可以使学生开阔眼界，更加密切化学与生活，化学与社会的联系；突出了它在社会发展历程中、信息化社会中的重要性、广泛性和应用的前瞻性。
2、教材的内容本节教材由三部分内容组成。
依次按“二氧化硅和硅酸→硅酸盐→硅单质”顺序编排，重点突出二氧化硅的性质和用途，除了介绍酸性氧化物的共性，还介绍了SiO2的特性，扩展了学生对非金属酸性氧化物的认识。
硅酸盐重点介绍硅酸钠溶液的性质和用途。
简要介绍了硅酸的制取原理和硅胶的用途等。
3、教学目标知识与技能：了解二氧化硅的存在和性质，认识二氧化硅的广泛用途；进一步熟悉从实验的角度探索和认识物质的化学性质的本领。
过程与方法：使学生学会运用对比方法来认识物质的共性和个性，培养学生对知识的迁移和类比能力。
通过“结构——性质——用途”的学习模式，让学生逐步掌握学习元素化合物知识的一般方法。
并体验通过联系生活实际及实验解决化学问题，揭示物质性质。
情感、态度与价值观：通过大量的精美图片、实物、相应的化学实验现象感受化学科学的魅力及化学对人类生产、生活的贡献，激发学生学习化学的兴趣，培养学生热爱科学，勇于探索的精神。
4、教学重点和难点教学重点：二氧化硅的性质和用途教学难点：二氧化硅的结构和性质二、学情分析学生在生活中对硅及其化合物是有一定的感性认识的，比如：岩石、土壤、沙子、玻璃、水泥、水晶、陶瓷等，在初中化学中也已经有了一定的介绍，对这些物质的进一步的了解和认识激发了学生的兴趣，也为学生自主学习和探究奠定了基础。
三、教法与学法1、教法：通过创设学生熟悉的问题情境，充分应用课件、插图等，并联系生活实际，营造学习氛围，激发学生的学习兴趣，促使学生在熟悉的情境中主动探究知识；2、学法：教师引导下，通过回忆已有知识，进行阅读、思考、对比、交流等方式不断地将感性认识转化为理性认识，逐步形成假设，通过探究实验得出结论并联系实际应用,加深认识。
第四章第一节无机非金属资料的主角——硅第一课时二氧化硅和硅酸1．有以下变化：①Na2CO3→ Na2 SiO3，②SiO2→H2SiO3，③Na2SiO3→Na2CO3，④CaO→CaSiO3，此中不可以经过一步反响实现的是()A ．只有①B．②④C．只有②D．③④分析：选C①碳酸钠与二氧化硅高温下反响生成硅酸钠，则Na2CO3→ Na2SiO3可一步转变；②二氧化硅不溶于水也不与水反响，则不可以一步转变生成硅酸；③硅酸钠与二氧化碳和水反响生成碳酸钠和硅酸，则Na2SiO3→ Na2CO3可一步转变；④CaO 与二氧化硅高温下反响生成硅酸钙，则CaO→ CaSiO3可一步转变。
2．以下物质的主要成分不是SiO2的是 ()A ．石英B．水晶C．金刚石D．玛瑙分析：选 C金刚石为碳的单质。
() 3．以下对于碳酸 (H 2CO3)和硅酸 (H2SiO3)的说法中错误的选项是A．二者均为弱酸B．二者均可使紫色石蕊试液变红色C．CO2气体通入 Na2SiO3溶液中能够制得硅酸D．二者受热时均能够分解分析：选 B硅酸不可以使紫色石蕊试液变红，B错误；由于 H2CO3酸性强于H2SiO3，故能够用H2CO3制备H2SiO3： CO2＋ H2O ＋ Na2SiO3===Na2CO3＋H2SiO3↓。
4．以下对于硅酸的说法正确的选项是()A ．硅酸能够经过 SiO2和水的化合反响直接制得B．用反响 Na2SiO3＋ 2HCl===2NaCl＋H2SiO3(胶体 )制取硅酸是利用了可溶性酸制难溶性酸的性质C．由于硅酸难溶于水，所以它不可以与NaOH 溶液反响D．硅胶可用作袋装食品的干燥剂分析：选 D SiO2不可以与水反响生成硅酸， A 错； B 中反响是利用了强酸制弱酸的性质， B 错；硅酸虽难溶于水，但可与强碱溶液反响生成硅酸盐， C 错。
5． SiO2是一种酸性氧化物，以下反响的化学方程式中不正确的选项是()A ．SiO2＋ 2NaOH===Na2SiO3＋ H2O高温B．SiO2＋ CaO=====CaSiO3C．SiO2＋ 4HF===SiF4↑＋ 2H2O242D．SiO ＋ 4HCl===SiCl＋ 2HO分析：选 D SiO2是一种酸性氧化物，能够和碱、碱性氧化物反响，也能够和氢氟酸反响，但不可以与盐酸反响，D 项不正确。
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1课时二氧化硅和硅酸三维目标【知识与技能】1. 了解硅在自然界中的含量、存在和用途。
2. 了解二氧化硅的物理性质，掌握二氧化硅的化学性质。
3. 了解硅酸的制备、性质和应用。
【过程与方法】1. 自主学习，培养学生自学的能力。
2. 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。
【情感态度与价值观】通过了解材料发展的历史与前景，使学生认识化学在材料科学中的重要地位，体会化学的创造性和实用性，激发对化学科学的兴趣。
教学重点二氧化硅的性质(尤其是作为酸性氧化物的性质)。
教学难点二氧化硅的存在，硅酸的制备、性质和应用。
教学过程【引言】我们生成的地球，它坚硬的地壳是由什么构成的？【学生】岩石，构成岩石的主要成分是硅酸盐及硅的氧化物。
【设问】一提到硅，同学们又能想到什么呢？【阅读】资料卡片：硅谷：美国新兴的高新技术产业开发区，电子技术研究中心，计算机生产的重要基地，位于加利福尼亚州圣弗朗西斯科南端。
半导体：单晶硅是半导体器材的核心材料，硅半导体是集成电路的主要材料。
沙子、石英、水晶：主要成分是硅的氧化物。
光导纤维：从石英玻璃熔融体中，拉出直径为100微米的细丝，再把千百根光导纤维组合并增强处理，就制成光缆，其优点：质轻，体积小，输送距离长，保密性好，成本低。
【导入】从古至今，在无机非金属材料中，硅一直都在扮演着主要的角色。
今天，就让我们一同来研究一下硅的氧化物——二氧化硅及硅酸和硅酸盐的性质。
【讲解】硅在地壳中含量丰富，仅次于氧，排在第二位，约占26.3%。
位于周期表中的第四长列上的是碳族，这一族可谓是豪门望族。
其中具有代表性的是其中的两位兄长。
碳，形成了无数种构成人类和其他地球生物等的有机物，“统治了有机界”。
其构成的煤、石油等有机化产品和材料是现代化的基石。
而它的弟弟——硅，占地壳质量约90%，构成了地壳大部分岩石、沙子和土壤， “统治了地壳”，而当今硅酸盐工业的陶瓷、玻璃、水泥等使人类生活日新月异。
第四章 第一节 第1课时一、选择题1．(2013·嘉峪关市一中高一期末)下列物质中主要成分不是二氧化硅的是( ) A ．硅胶 B ．水晶 C ．玛瑙D ．光导纤维【解析】 硅胶的成分是H 2SiO 3。
【答案】 A2．(2013·桐城十中高一期末)下列试剂中，能用带玻璃塞的细口瓶贮存的是( ) A ．氢氟酸 B ．氢氧化钠溶液 C ．盐酸D ．水玻璃 【解析】 氢氟酸腐蚀玻璃，A 项错误；玻璃塞的外面和瓶口都是经打磨过的，能和NaOH 溶液反应生成粘合剂NaSiO 3，时间长了玻璃塞粘住打不开试剂瓶，B 、D 两项错误。
【答案】 C3．(2014·经典习题选萃)下列关于SiO 2的说法，正确的是( ) A ．SiO 2是制造光导纤维的重要材料 B ．SiO 2溶于水生成硅酸 C ．SiO 2对应水化物酸性比碳酸强 D ．SiO 2是酸性氧化物，不跟任何酸反应【解析】 SiO 2不溶于水；硅酸酸性比碳酸弱；SiO 2是酸性氧化物，但可与氢氟酸反应。
【答案】 A4．(2014·试题调研)下列变化不能一步实现的是( ) A ．Na 2SiO 3→H 2SiO 3 B ．H 2SiO 3→SiO 2 C ．SiO 2→H 2SiO 3D ．SiO 2→Na 2SiO 3【解析】 Na 2SiO 3＋2HCl===H 2SiO 3↓＋2NaCl ；H 2SiO 3=====△SiO 2＋H 2O ；SiO 2＋2NaOH===Na 2SiO 3＋H 2O 。
【答案】 C5．下列物质：①氢氟酸；②浓H 2SO 4；③烧碱溶液；④Na 2CO 3固体；⑤氧化钙；⑥浓HNO 3，其中在一定条件下能与SiO 2反应的有( )A ．①②⑥B ．②③⑥C ．①③④⑤D ．全部【解析】 SiO 2是酸性氧化物，除HF 酸外，不与其他任何酸发生反应。
【答案】 C6．下列各实验操作中，能证明生石灰中可能既混有石英，又混有石灰石的是( ) A ．加入过量盐酸，观察是否有气泡冒出 B ．加入过量烧碱溶液，观察是否有固体溶解 C ．加热至高温，观察是否有气泡冒出、有硅酸钙生成D ．先加过量盐酸搅拌，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NaOH 溶液中看其是否溶解【解析】 A 项只能证明是否混有石灰石。
B 项因生石灰要与水反应生成熟石灰，即使有少量的石英也观察不出。
C 项不易操作，且是否生成硅酸钙无法观察得出。
D 项比较合理，通过加酸后有气泡产生确认可能有石灰石，通过观察有不溶物且此不溶物可溶于NaOH 溶液，进一步确认可能有二氧化硅。
其实要想检验确实有石英和石灰石，进一步确认可能有二氧化硅。
其实要想检验确实有石英和石灰石，还要继续做一些实验才行。
【答案】 D7．(双选)下列关于硅酸的说法正确的是( ) A ．硅酸可以通过SiO 2和水的化合反应直接制得B ．用反应Na 2SiO 3＋2HCl===2NaCl ＋H 2SiO 3↓制取硅酸是利用了强酸制弱酸的性质C ．因为硅酸难溶于水，所以它不能与NaOH 溶液反应D ．硅胶可用作袋装食品的干燥剂【解析】 SiO 2和H 2O 不反应，A 项错；SiO 2与NaOH 溶液可以反应，C 项错。
【答案】 BD8．下列离子方程式正确的是( ) A ．澄清石灰水中通入过量二氧化碳： Ca 2＋＋2OH －＋CO 2===CaCO 3↓＋H 2OB ．水玻璃中加盐酸：Na 2SiO 3＋2H ＋===H 2SiO 3↓＋2Na ＋C ．石英溶于烧碱溶液：Si 4＋＋2O 2－＋2OH －===SiO 2－3＋H 2OD ．硅酸与烧碱溶液中和： H 2SiO 3＋2OH －===SiO 2－3＋2H 2O【解析】 A 项错误，通入过量的CO 2应生成Ca(HCO 3)2。
B 项错误，水玻璃是硅酸钠的水溶液，Na 2SiO 3为易溶强电解质，应改写成离子形式。
C 项错误，氧化物在离子方程式中一般不拆写，SiO 2应保留化学式。
D 项正确，H 2SiO 3作为难溶的弱酸，在离子方程式中用分子式表示。
【答案】 D9．在SiO 2＋3C=====高温SiC ＋2CO ↑反应中，氧化剂和还原剂的质量比为( ) A ．3630 B ．6036 C ．21D ．12【解析】 分析此反应知Si 元素的化合价在反应前后没有变化，是一部分C 元素的化合价升高到＋2价，一部分降低到－4价，所以氧化剂和还原剂均为C ，其质量比为12。
【答案】 D10．(双选)素有“水晶之乡”美称的江苏省东海县盛产水晶，现存于国家地质博物馆的水晶大王就出自东海县。
水晶是较纯净的透明的石英晶体，主要成分是SiO 2，下列有关石英的叙述正确的是( )A ．天然石英均是无色晶体，可作装饰品，也作光学仪器B ．石英可以用来生产玻璃C ．石英晶体可以用来制取金刚砂(SiC)D ．石英可用来制取高纯硅，以制造光导纤维【解析】 纯净的SiO 2晶体中水晶是无色的，而其他的石英晶体具有不同的颜色，如玛瑙，A 项错误。
生产玻璃的原料是石英、纯碱和石灰石，B 项正确。
金刚石是SiC ，可以用SiO 2与过量的C 反应制得，C 项正确。
石英(而不是高纯硅)是制光导纤维的材料，可以通过石英与炭反应得到粗硅，然后再与Cl 2反应生成SiCl 4，SiCl 4与H 2反应得到较纯净的Si 。
【答案】 BC 二、非选择题11．如何用所提供的试剂和方法除去各混合物粉末中的杂质(括号内为杂质)？将所选答案的编号填入表中相应的空格内。
(如果不需补加试剂，则对应答案栏可空着)可供选择的试剂：A.盐酸 B ．NaOH 溶液 C ．O 2D ．H 2OE ．CO 2可供选择的操作：①分液 ②加热 ③高温灼热 ④过滤 ⑤结晶【解析】 (1)因为SiO 23CaCO 3＋2HCl===CaCl 2＋H 2O ＋CO 2↑，所以该小题的答案为：A ；④。
(2)根据SiO 2能溶于NaOH 溶液，即SiO 2＋2NaOH===Na 2SiO 3＋H 2O ，而CaCO 3不能，所以该小题的答案为：B ；④。
(3)因为NaCl 溶于水，而SiO 2不溶于水，所以该小题的答案为：D ；④⑤。
(4)因为SiO 2不溶于盐酸，而Fe 2O 3溶于盐酸，即Fe 2O 3＋6HCl===2FeCl 3＋3H 2O ，所以该小题的答案为：A ；④。
(5)因为H 2SiO 3受热分解生成SiO 2，即H 2SiO 3=====△SiO 2＋H 2O ，所以该小题的答案为：不加试剂；③。
(6)因为SiO 2不溶于水，而Na 2SO 4溶于水，所以该小题的答案为：D ；④。
【答案】 (1)A ④ (2)B ④ (3)D ④⑤ (4)A ④ (5)③ (6)D ④12．硅石和石英的主要成分都是SiO 2，前者是结构疏松的SiO 2，后者是结构致密的SiO 2，二者成分相同，结构不同，化学性质相同，物理性质有差别，具有不同的用途。
由石英制取硅胶，有以下三个步骤，试写出每步反应的化学方程式(是离子反应的，写出离子方程式)。
(1)用NaOH 溶液溶解石英：____________________。
(2)过滤，向滤液中加入盐酸，至沉淀不再产生：____________________。
(3)微热，浓缩硅酸溶液，加热蒸干溶液，并使固体完全分解：______________________________。
写出硅胶的一种用途：______________________。
【解析】 (1)石英的主要成分是酸性氧化物SiO 2，SiO 2与碱反应生成盐和水： 2NaOH ＋SiO 2===Na 2SiO 3＋H 2O(2)过滤，除去石英中的杂质，得滤液为Na 2SiO 3(aq)，硅酸钠是弱酸盐，与盐酸发生复分解反应： Na 2SiO 3＋2HCl===2NaCl ＋H 2SiO 3↓(3)微热，H 2SiO 3(aq)浓缩，聚合为胶体，加热硅酸溶胶脱水，生成多孔硅胶H 2SiO 3=====ΔH 2O ↑＋SiO 2。
【答案】 (1)2OH －＋SiO 2===SiO 2－3＋H 2O(2)SiO 2－3＋2H ＋===H 2SiO 3↓(3)H 2SiO 3=====△H 2O ↑＋SiO 2 干燥剂(或催化剂载体)13．A 、B 、C 、D 四种物质都含有同种元素且有如图所示转化关系。
试回答下列问题：(1)若A 是一种常见非金属，写出下列反应的方程式。
①B →D 的化学方程式：______________________ ②A →C 的离子方程式：______________________ (2)若A 是一种常见金属，写出下列反应的方程式。
①A →D 的离子方程式：______________________ ②B →C 的化学方程式：______________________ 【答案】 (1)①SiO 2＋4HF===SiF 4↑＋2H 2O ③Si ＋2OH －＋H 2O===SiO 2－3＋2H 2↑(2)①2Al ＋6H ＋===2Al 3＋＋3H 2↑②Al 2O 3＋2NaOH===2NaAlO 2＋H 2O14．(2013·汶上一中高一期末)在Na ＋浓度为0.5 mol/L 的某澄清溶液中，还可能含有下表中的若干种离子：取该溶液100 mL(1)实验Ⅰ能确定一定不存在的阳离子是____________________________________。
(2)实验Ⅰ中生成沉淀的离子方程式为_____________________________________。
(3)通过实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和必要计算，填写下表中阴离子的浓度(能计算出的，填写计算结果，一定不存在的离子填“0”，不能确定是否存在的离子填“？”)(4)判断K＋是不存在说明理由________________________________________________________________________。
【答案】Ag＋、Mg2＋、Ba2＋(2)SiO2－3＋2H＋===H2SiO3↓(或SiO2－3＋2H＋＋H2O===H2SiO4↓)(3)(4)存在，其最小浓度为。
