下载文档原格式
无机非金属材料的主角——硅-人教版必修1化学教案一、前期铺垫在进行本次教学之前，先向学生介绍一些化学先验知识，比如元素周期表以及元素周期表上的分类，非金属元素的特点等。
二、教学内容1. 硅元素的概述硅素是元素周期表第14族的元素，其化学符号为“Si”，原子序数为14，原子量为28。
硅素在自然界中广泛分布，是地壳中含量最多的元素之一。
硅全部是在地壳中含有，不存在于自然界中的自由元素。
它是人体内必须的微量元素，同时也是无机非金属材料的代表性元素。
硅在冶金、制陶、玻璃、电子等众多工业领域都有广泛的应用。
2. 硅元素的结构特征硅元素的微观结构是由狄拉克方程和波尔理论推算出来的。
硅元素的表观电子结构为1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p²，即外层电子为4个，这就导致硅的主要价态为+4。
另外，硅元素具有4个未与其他原子结合的电子，因此，硅元素很容易形成四面体结构，即硅化合物常常成为四面体结构。
3. 硅元素的化合物硅元素与氧元素结合形成二氧化硅，化学式为SiO₂。
二氧化硅是一种重要的无机材料，广泛用于建筑、陶瓷、玻璃、绝缘材料等领域。
此外，硅元素还会与氟、氯等元素发生化合反应，形成硅酸氢盐、氢氟酸等化合物。
4. 硅元素的应用硅元素在工业、农业、医学等领域都有广泛的应用。
在工业领域中，硅元素可以制造晶体管、太阳能电池板、光导纤维、集成电路等；在农业领域中，硅元素可以作为植物的营养元素，使植物生长壮实、提高免疫力；在医学领域中，硅元素可以作为人体中结缔组织的重要成分，保持骨骼和肌肉健康，防止骨质疏松等疾病。
三、教学步骤与方法1. 导入：谈元素周期表上的分类通过上图，引入非金属元素的概念，解释非金属元素的特点。
2. 探究：给硅元素定位抛出一个问题：硅是什么元素？通过学生的讨论，逐渐引出硅的特点。
3. 互动：金属和非金属化合物的实验表现通过实验，呈现金属和非金属化合物的实验表现，引出二氧化硅。
第四章非金属及其化合物第一节无机非金属材料的主角——硅第一课时主备人：于小凤时间：2009年11日课程标准: 知道硅在自然界以SiO2及硅酸盐的形式存在了解SiO2与HF、碱性氧化物、强碱的反应省教学要求：掌握SiO2的存在形式和SiO2的性质掌握H2SiO3的弱酸性、制备方法及硅胶的应用教学目标：知识与技能使学生了解硅在自然界中的含量及存在形式。
使学生了解硅的两种重要化合物——二氧化硅及硅酸的主要性质。
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），培养学生联系、对比、归纳总结的学习方法。
情感、态度与价值观使学生了解二氧化硅和硅酸在日常生活、生产中的应用，感受化学的实用性，增强学习化学的兴趣。
教学重点：二氧化硅及硅酸的性质教学难点：二氧化硅的结构及二氧化硅、硅酸的主要性质Ⅰ课前检测:阅读教材P74第1、2、3自然段及资料卡片内容，完成知识整理：1、硅在地壳中的含量仅次于，硅原子和碳原子的最外层均有个电子，二者既相似又不同。
碳和硅的原子结构示意图分为、主要形成四价的化合物。
是构成有机物的主要元素，硅主要以熔点很高的及的形式存在。
是构成岩石与许多矿物的基本元素。
Ⅱ课堂新授【新课导入】在上一章我们研究了金属及其化合物的性质，在已发现的一百多种元素中，金属占了绝大多数，非金属只有二十几种（包括稀有气体）。
但是，与金属相比，非金属的性质要复杂得多。
金属只有正价，单质只有还原性；而非金属有多种化合价（举例：S），化合物中一定含有非金属元素，C就是构成有机物的主要元素，没有C就没有生命。
总之非金属与人类息息相关，现在我们就来学习第四章非金属及其化合物。
本节课首先来学习无机非金属材料的主角——硅【板书】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【思考】碳和硅在自然界中的存在形式不同的原因是什么？SiO2+4HF＝SiF4↑+2H2O②酸性氧化物的通性与碱性氧化物反应：SiO2+CaO＝CaSiO3（炼铁造渣）与碱反应：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O（Na2SiO3水溶液俗名水玻璃，有粘结性）⑸SiO2的用途二、硅酸(H2SiO3)1、物理性质：白色胶状沉淀2、化学性质：酸性：H2SiO3 < H2CO33、制法：①可溶性硅酸盐与酸反应：②将CO2通入Na 2SiO3溶液中：Na2SiO3+CO2+H2O = H2SiO3↓+Na2CO34、用途：【练习】1、下列叙述中，正确的是（）A、自然界中存在大量单质硅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、碱发生化学反应D、自然界中二氧化硅都存在于石英矿中2、下列关于二氧化硅的用途说法正确的是（）①制造水泥；②制光导纤维；③制造手表；④制坩埚；⑤制首饰Ａ、②④⑤Ｂ、①②④Ｃ、①②③④⑤Ｄ、①③⑤3、下列仪器的使用正确的是（）A、用石英坩埚熔化NaOH固体B、用玻璃试剂瓶保存HF溶液C、用磨口玻璃试剂瓶保存NaOH溶液D、用磨口玻璃试剂瓶保存浓HNO3教后反思：______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
无机非金属材料的主角-硅知识点一.硅1.硅的化学性质。
在常温下，硅的化学性质不活泼，不与O 2、Cl 2、H 2SO 4、HNO 3等反应，但可与氟气、氢氟酸和强碱反应。
①硅和氟气反应：Si+2F 2==SiF 4。
②硅和氢氟酸反应：Si+4HF==SiF 4↑+2H 2↑。
③硅和氢氧化钠溶液反应：Si+2NaOH+H 2O==Na 2SiO 3+2H 2↑。
④硅在氧气中加热：Si+O 2SiO 2。
2. 硅的工业制法。
SiO 2＋2C Si(粗硅)＋2CO ↑(注意产物)提纯：Si+2Cl 2SiCl 4 ；SiCl 4+2H 2Si+4HCl ↑3.晶体硅的用途。
用来制造半导体器件，制成太阳能电池、芯片和耐酸设备等。
知识点二. 二氧化硅1.物理性质：硬度大、熔点高，难溶于水。
2.化学性质：①酸性氧化物的通性：SiO 2是酸性氧化物，是H 2SiO 3的酸酐，但不溶于水： SiO 2+CaOCaSiO 3SiO 2+2NaOH ＝Na 2SiO 3+H 2O (Na 2SiO 3是强的粘合剂) ②弱氧化性：SiO 2+2CSi+2CO ↑③特性：SiO 2＋4HF=SiF 4↑＋2H 2O 要点解释：（A ）由于玻璃的成分中含有SiO 2，故实验室盛放碱液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞。
（B ）未进行磨砂处理的玻璃，在常温下是不易被强碱腐蚀的，故盛放碱液可以用玻璃瓶（不能用玻璃塞）。
△（C）因为氢氟酸腐蚀玻璃，与玻璃中的SiO2反应，所以氢氟酸既不能用玻璃塞、也不能用玻璃瓶保存，而应保存在塑料瓶或铅皿中。
3.用途：①SiO2是制造光导纤维的主要原料。
②石英制作石英玻璃、石英电子表、石英钟等。
③水晶常用来制造电子工业的重要部件、光学仪器、工艺品等。
④石英砂常用作制玻璃和建筑材料。
4.SiO2与CO2化学性质的比较物质二氧化硅(SiO2) 二氧化碳(CO2)与水反应CO2+H2O H2CO3与酸反应SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O 不反应与碱反应SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OCO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+NaOH=NaHCO3与碱性氧化物反应SiO2+CaO CaSiO3CO2+Na2O=Na2CO3与碳反应SiO2+2C Si+2CO↑CO2+C=2CO知识点三.硅酸（H4SiO4、H2SiO3）1.不稳定性：H2SiO3SiO2 +H2O2.极弱酸性：不能使酸碱指示剂变色：H2SiO3＋2NaOH=Na2SiO3+2H2O制备：Na2SiO3+CO2+H2O=H4SiO4↓(白色胶状)+Na2CO3或Na2SiO3+2HCl==H2SiO3↓+2NaCl，H4SiO4＝H2SiO3+H2O(不稳定、易分解)知识点四. 硅酸盐1.常用的硅酸盐是Na2SiO3，俗称“泡花碱”，易溶于水，其水溶液称为水玻璃，是一种矿物胶，密封保存。
可用作肥皂填料、木材防火剂及黏胶剂。
2.硅酸盐改写为氧化物形式（顺序为：较活泼金属氧化物·金属氧化物·二氧化硅·水）如高岭石Al2(Si2O5)(OH)4改写为：Al2O3·2SiO2·2H2O再如：钾长石KAlSi3O8不能写成12K2O·12Al2O3·3SiO2，应写成K2O·Al2O3·6SiO2。
△3.无机非金属材料。
①传统无机非金属材料：陶瓷、玻璃、水泥。
水泥的主要成分：3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·Al2O3普通玻璃的主要成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2②新型无机非金属材料：高温结构陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷、超导陶瓷。
类型一：硅例1．下列关于硅的说法不正确的是（）A．硅是非金属，但它的单质是灰黑色且有金属光泽的固体B．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C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质起反应D．当加热到一定温度时，硅能与氧气等非金属反应解析：硅是一种具有金属光泽的灰黑色固体，A正确；硅是良好的半导体材料，B正确；硅在常温下可与氟气、强碱溶液反应，C错误；在加热时，硅与氧气、氯气等反应，D正确。
答案: C类型二：硅的化合物例2.在一定条件下，下列物质不能与二氧化硅反应的是（）①焦炭②纯碱③碳酸钙④氢氟酸⑤浓硝酸⑥烧碱溶液⑦氧化钙⑧氮气A．③⑤⑦⑧B．⑤⑦⑧C．⑤⑧D．⑤解析:SiO2作为酸性氧化物，可与强碱和碱性氧化物反应，在常温下SiO2可与氢氟酸反应，在加热时SiO2可被焦炭还原，可与碳酸钙、纯碱反应。
答案: C例3.用4种溶液进行实验，下表中“操作及现象与溶液”对应关系错误的是（）解析: A项，Na2SiO3溶液中通入CO2发生反应：Na2SiO3+CO2+H2O==Na2CO3+H2SiO3（胶体），继续通CO2至过量，硅酸胶体不溶解。
B项，NaAlO2溶液通入CO2，生成不溶于水的Al(OH)3，Al(OH)3不溶于H2CO3，浑浊不消失。
C项，Ca(ClO)2溶液通CO2生成CaCO3沉淀和HClO，品红溶液遇HClO 褪色；D项，Ca(OH)2+CO2==CaCO3↓+H2O，CaCO3+CO2+H2O==Ca(HCO3)2，Ca(HCO3)2+2NaOH==CaCO3↓+Na2CO3+2H2O。
答案: B基础演练一．填空题1．下列说法不正确的是( )A．因SiO2不溶于水，故SiO2不是酸性氧化物B．在反应SiO2＋2C Si＋2CO↑中SiO2作氧化剂C．SiO2是一种空间立体网状结构的晶体，熔点高、硬度大D．氢氟酸能够刻蚀玻璃，故不能用玻璃瓶来盛装氢氟酸2．能证明碳酸的酸性比硅酸强的事实是( )A．CO2溶于水生成碳酸，SiO2不溶于水也不能与水直接反应生成硅酸B．在高温条件下，SiO2和Na2CO3能发生反应：SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑C．SiO2的熔点比CO2高D．CO2通入Na2SiO3稀溶液中，生成白色胶状沉淀，所生成的H2SiO3逐渐聚合而形成硅酸溶胶3.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↑，可知碳的非金属性大于硅C．CO2通入Na2SiO3溶液产生白色沉淀，可知酸性H2CO3＞H2SiO3D．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4．证明生石灰中既混有石英，又混有石灰石的正确方法是( )A．加入过量的盐酸，观察是否有气泡冒出B．加入过量的烧碱溶液，观察是否有固体溶解C．加热至高温，观察是否有气泡冒出，是否有硅酸钙生成D．先加过量的盐酸搅拌，观察是否有不溶物剩余及气泡出现；若有不溶物则滤出，投入到氢氧化钠溶液中看其是否溶解5．将过量的CO2分别通入①CaCl2溶液；②Na2SiO3溶液；③NaAlO2溶液；④饱和Na2CO3溶液；⑤Ca(OH)2溶液。
最终溶液中有白色沉淀析出的是( )A．①②③④⑤B．②③④C．②④⑤ D．①②④6．下表各组物质中，满足下图物质一步转化关系的选项是( )选项X Y ZA Na NaOH NaHCO3B Cu CuSO4Cu(OH)2C C CO CO2D Si SiO2H2SiO37．关于工业制金刚砂的反应：SiO2＋3C SiC＋2CO↑，下列说法正确的是( ) A．SiO2是氧化剂，C为还原剂B．碳的还原性比硅强C．氧化剂和还原剂的物质的量之比为2∶1D．1 mol SiO2参与反应时，转移4 mol电子8．下列关于SiO2性质的说法错误的是( )A．与强碱反应：SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，盛放碱性药品的试剂瓶不能用玻璃塞B．与氢氟酸反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O，可用来雕刻玻璃C．高温下与碱性氧化物反应：SiO2＋CaO CaSiO3，可用来做石英坩埚D．与水反应：SiO2＋H2O===H2SiO3，具有酸性氧化物的通性9．下列应用与二氧化硅的性质无关的是( )A ．氢氟酸不能用玻璃瓶盛装B ．实验室中盛放碱液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞C ．可用来做石英钟、石英表，耐高温的石英玻璃D ．硅胶是常用的干燥剂及催化剂的载体10．试管中加入3～5 mL Na 2SiO 3饱和溶液，滴入2～3滴酚酞试液，再用胶头滴管逐滴滴入稀盐酸，边滴边振荡，至红色变浅并接近消失停止，下列解释错误的是( )A ．发生的反应为Na 2SiO 3＋2HCl===H 2SiO 3↓＋2NaClB ．滴加酚酞呈红色，说明硅酸钠溶液呈碱性C ．盐酸的酸性比硅酸强D ．盐酸的酸性比硅酸弱 11．下列说法正确的是( )A ．SiO 2是酸性氧化物，它可以与强碱反应，但不能与酸反应B ．根据反应SiO 2＋CaCO 3=====高温CaSiO 3＋CO 2↑，可推知硅酸的酸性比碳酸的强 C ．CO 2通入硅酸钠溶液中可以制得硅酸 D ．CO 2与SiO 2均可溶于水生成相应的酸 12．下列关于二氧化硅的说法正确的是( )A ．工业上用二氧化硅制取单质硅时，理论上1 mol C 能置换出1 mol SiB ．二氧化硅具有酸性氧化物的通性C ．二氧化硅能与碱反应，不能与任何酸反应D ．由于硅酸比碳酸的酸性弱，故二氧化硅不能与碳酸钠反应 二．填空题13．某学生设计了如下图所示的装置，一次实验即可达到比较HCl 、H 2CO 3、H 2SiO 3酸性强弱的目的(不必选其他酸性物质)。
请据此回答：(1)锥形瓶中装某可溶性正盐溶液，分液漏斗所盛试剂为________。
(2)装置B 所盛试剂是________，其作用是_________________。
(3)装置C所盛试剂是________，C中反应的离子方程式是__________________________________________。
14.A、B、C、D四种易溶于水的化合物只由表中的八种离子组成，且四种化合物中阴、阳离子各不相同。
阴离子Cl－、SiO2－3、OH－、NO－3阳离子H＋、Ag＋、Na＋、K＋已知：A溶液呈强酸性，且A溶液与B、C溶液混合均产生白色沉淀，B的焰色反应呈黄色。
回答下列问题：(1)写出A、B、C、D的化学式：A__________，B__________，C__________，D__________。
(2)写出A溶液与B溶液反应的离子方程式：______________________________________。
(3)请选出适合存放A、C、D溶液的试剂瓶的序号：溶液 A C D试剂瓶序号基础演练一．填空题1．A 2．D 3．C 4．D 5．B 6．C 7．D 8．D 9．D 10．D 11．C 12．B二．填空题13．(1)稀盐酸(2)饱和NaHCO3溶液除去盐酸中挥发出的HCl气体(3)Na2SiO3溶液SiO2－3＋CO2＋H2O===H2SiO3(胶体)＋CO2－314．(1)HCl Na2SiO3AgNO3KOH(2)SiO2－3＋2H＋===H2SiO3↓(3)①③②巩固提高一．选择题1．B 2．B 3．C 4．D 5．D 6．BD 7．B 8．A二．填空题9．(1)A ③(2)B ③(3)D ③④(4)A ③(5)不加试剂②(6)D ③10．(1)CaCO3硅(2)还原(3)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O(4)CO2＋SiO2－3＋H2O===H2SiO3(胶体)＋CO2－3巩固提高一．选择题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，能跟酸或碱的溶液发生化学反应D．自然界中硅元素都存在于石英中2．下列关于二氧化硅的说法中正确的是( )A．二氧化硅溶于水所得溶液能使紫色石蕊溶液变为红色B．二氧化碳通入硅酸钠溶液中可得白色胶状沉淀硅酸C．因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以硅酸酸性比碳酸强D．二氧化硅是酸性氧化物，不溶于任何酸溶液3．下列物质：①氢氟酸，②浓H2SO4，③烧碱溶液，④Na2CO3固体，⑤氧化钙，⑥浓HNO3，其中在一定条件下能与SiO2反应的有( )A. ①②⑥B. ②③⑥C. ①③④⑤ D．全部4．熔融氢氧化钠所选用的器皿是( )A．陶瓷坩埚 B．石英坩埚C．普通玻璃坩埚 D．生铁坩埚5.下列关于硅酸的说法正确的是( )A．硅酸可以通过SiO2和水的化合反应制得B．用反应Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3(胶体)制取硅酸是利用了可溶性酸制难溶性酸的原理C．硅酸难溶于水，不能与NaOH溶液反应D．硅胶可用作袋装食品的干燥剂6．(双选)下列物质的变化，不能通过一步化学反应完成的是( )A．SiO2→Na2SiO3B．SiO2→H2SiO3C．SiO2→CaSiO3D．Na2SiO3→SiO27．下列说法中正确的是( )A．SiO2分子是由一个硅原子和两个氧原子构成的B．盛放NaOH溶液的试剂瓶不能使用玻璃塞，是因为玻璃中含有SiO2，SiO2能与NaOH溶液反应C．C和Si属于同一主族，所以CO2和SiO2性质相似D．因为SiO2不能与水反应生成酸，所以SiO2不属于酸性氧化物8．（2015年上海高考题改编）下列反应的离子方程式中，不正确的是( )A．二氧化硅和氢氟酸反应：SiO2＋4H＋===Si4＋＋2H2OB．二氧化硅和氢氧化钾溶液反应：SiO2＋2OH－===SiO2－3＋H2OC．水玻璃中滴入盐酸：SiO2－3＋2H＋===H2SiO3↓D．碳酸钡滴加稀硝酸：BaCO3＋2H＋===Ba2＋＋H2O＋CO2↑二．填空题9．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)。
