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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【三维目标】【知识与技能】1.了解硅酸钠的性质和主要用途；2.对硅酸盐工业及一些产品有大致印象 ,体会硅酸盐的丰富性和复杂性；3.了解硅是重要的半导体材料，在电子工业上的广泛用途。
【过程与方法】本节课内容属于了解层次,行文浅显易懂,可让学生阅读自学,仔细体会有关知识的内涵,进行归纳总结，培养学生的自学、归纳能力。
通过科学探究、学习探究的方法，体验硅酸盐的丰富性和复杂性。
【情感、态度与价值观】以中国的陶瓷在世界文明中的重要地位为例，感悟我们中华民族的伟大与希望；以晶体硅在高新技术领域里的重要作用为例，体会科学、技术、社会之间的相互关系，使学生真正地认识到硅酸盐工业与人类生产、生活密切相关。
【教学重点】硅单质及其化合物硅酸钠的性质，硅的制法。
【教学难点】硅的制法和硅酸盐的丰富性和多样性。
【教具准备】多媒体课件、酒精灯、饱和硅酸钠溶液、氯化铁溶液、氯化铜溶液、氯化锰溶液、硫酸铝溶液、氯化钴溶液、烧杯、滤纸条、镊子、沙子等。
【教学过程】【新课导入】播放视频——回“硅”历史，悠久的硅酸盐材料引出硅酸盐。
【过渡】硅酸盐材料的历史源远流长，从远古时期的人面鱼纹彩陶，到古建筑砖瓦，再到现代宏伟建筑，无一不出现着硅酸盐的身影。
硅酸盐有什么样的性质？【阅读讨论】课本77页第一段文字，思考硅酸盐的组成和性质。
【过渡】下面我们先来学习最简单的硅酸盐——硅酸钠的有关知识。
【展示】硅酸钠试剂【探究实验】硅酸钠的性质【实验步骤】①将硅酸钠加水溶解，并检验其溶液的酸碱性；②向硅酸钠溶液中滴加稀盐酸；③向硅酸钠溶液中通二氧化碳。
现象：硅酸钠溶于水，滴加酚酞后溶液呈红色；向其中通入二氧化碳或滴加稀盐酸后都产生白色胶状沉淀。
【结论】(1)硅酸钠能溶于水，水溶液呈碱性；(2)由于硅酸是一种弱酸，酸性比碳酸还要弱，利用强酸制弱酸的原理，所以向溶液中通二氧化碳或滴加稀盐酸有白色沉淀——硅酸生成，化学反应方程式为：Na2SiO3＋H2O＋CO2==H2SiO3↓＋Na2CO3Na2SiO3＋2HCl==H2SiO3↓＋2Na Cl【实验探究】硅酸钠具有良好的耐热性【实验步骤】取两片纱布分别放入蒸馏水和硅酸钠饱和溶液中，使之充分吸湿、浸透，取出稍沥干（不再滴液）后，同时在酒精灯外焰上加热，观察现象。
第一节无机非金属材料的主角——硅课时1二氧化硅和硅酸目标与素养：1.了解硅的结构、存在形式及其制备。
(宏观辨识与微观探析)2.了解二氧化硅、硅酸的主要性质及应用。
(宏观辨识与变化观念)3.了解硅酸的制备和用途。
(科学探究与社会责任)一、二氧化硅1．硅元素的存在及原子结构2．SiO2的组成、结构、性质与用途(1)存在SiO2的存在形式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。
(2)结构SiO2晶体是由Si和O按原子数之比为1∶2的比例组成的立体网状结构的晶体。
每个硅原子周围结合4个O，每个O周围结合2个Si。
(3)物理性质熔点高；硬度大；溶解性：不溶于水。
(4)化学性质①具有酸性氧化物的通性a ．可与NaOH 溶液反应，其反应方程式为SiO 2＋2NaOH===Na 2SiO 3＋H 2O 。
b ．可与氧化钙反应，其反应方程式为SiO 2＋CaO=====高温CaSiO 3。
②特性除氢氟酸外，SiO 2一般不与其他酸反应，SiO 2与HF 溶液反应，反应的化学方程式为SiO 2＋4HF===SiF 4↑＋2H 2O 。
(5)用途①沙子是基本的建筑材料。
②纯净的SiO 2是现代光学及光纤制品的基本原料，可以制作光导纤维。
③石英和玛瑙制作饰物和工艺品。
④实验室中使用石英坩埚。
二、硅酸 1．物理性质颜色：白色；状态：胶状；溶解性：难溶于水。
2．化学性质3．制备 实验操作实验现象滴加酚酞后溶液呈红色，逐滴加入稀盐酸，有透明的凝胶产生，溶液红色逐渐变浅，最后消失结论Na2SiO3溶液呈碱性；滴加稀盐酸后反应的化学方程式：Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3(胶体)＋2NaCl1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)硅在自然界中既有游离态又有化合态。
()(2)SiO2是一种三原子分子，属于酸性氧化物。
()(3)SiO2与H2O反应可生成硅酸。
()(4)硅酸难溶于水，可溶于NaOH溶液。
化学必修一第1节无机非金属材料的主角—硅——从沙中崛起第1课时二氧化硅和硅酸（教学设计）◆【教学目标】1．通过学生自主学习，了解硅的存在形态；2.通过了解历史、实物分析和实验研究，掌握SiO2的性质，了解并制备硅酸；3. 通过硅胶、光纤等硅材料的发展历史，体会二氧化硅材料的崛起和广泛用途。
◆【教学重点】SiO2的性质◆【教学难点】硅材料的发展对人类进步的贡献◆【教学方法】微课教学（科学发展史与材料研究应用史实）；结构决定性质的学科思想渗透；物质分类法与类比学习二氧化硅性质；实物感知与动手实验相结合；思考交流与小组合作。
◆【教学媒体】实物展示、模型展示、实验操作、多媒体课件、视频展示。
◆【教学流程】思考与交流水晶、玛瑙、石英坩埚、盛有盐酸的试剂瓶、盛有烧碱溶液的试剂瓶（玻璃中含SiO2）。
【思考】SiO2可能具有的物理性质和化学性质，小组交流讨论，阐述观点。
（1）沙子和鹅卵石可以作为建筑材料，历经风雨，体现什么性质？（2）玻璃棱镜可以分光，体现哪方面性质？（3）水晶、玛瑙可长久不腐，代代相传，体现什么性质？（4）石英坩埚可用于盛放固体加热进行实验，体现何种性质？【板书】二、SiO2的性质1.物理性质：2.化学稳定性：考二氧化硅的性质。
各抒己见，组内交流发言，小组间展示分享记录汇总的性质根据自己生活经验和从材料史获取的知识，结合自己理解，交流碰撞。
激疑SiO2化学性质稳定且坚硬，使之成为经久耐用的材料，但俗话说“玉不琢不成器”，如何对其进行打磨和雕琢？引导可以如何利用这种性质？【视频】氢氟酸腐蚀玻璃重点关注SiO2与氢氟酸反应的方程式强化类比学习中的共性与特性分析，巩固“性质决定保存和用途”的思想设问从前面学过的分类思想来看，SiO2属于哪类氧化物？引导从物质类比上同属于酸性氧化物，引导思考CO2与SiO2的性质相似，寻找共同点，做物质分类归纳。
联想CO2和SiO2的性质强化酸性氧化物概念和分类法讲解【副板书】酸性氧化物+碱=盐+水。
高中化学学习材料
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【主题】
砂中之宝——硅
当你漫步在海岸、河边，看到那些洁净的砂粒，你未必会注意它。常言道：“砂里淘金”。可是历来人们总
是毫不可惜地把砂子丢弃。但你是否知道，砂子里面还含有一种比金子有用得多的元素呢？
这就是硅，如果说碳是有机世界的“主角”，那么，无机世界的“主角”该算是硅了。
硅是地壳中第二个含量最多的元素，仅次于氧。在地壳中，绝大部分的硅是以二氧化硅的形式存在的，据
统计，二氧化硅占地壳总重量的百分之八十七！也就是说，硅和氧这两种最多的元素形成的化合物，几乎“垄断”
了地壳。大部分岩石和砂子中都含有二氧化硅。
虽然硅的化合物在地球上俯拾皆是，但是硅的发现却费了一番周折。
早在十九世纪初，法国化学家就发现了不纯的无定形硅，不过，当时人们对它很不了解。直到十多年后，
人们才肯定它是一种新元素，又过了三十多年，人们才看到了硅的真面目。
原来，它披一件灰色的“衣服”，能像金属一样发光。硅在常温下比较“文静”，但在熔融状态就变得特别活
泼好动，能和许多物质发生化学反应，所以在自然界中人们从来没有发现过单独存在的硅。
对于大多数人来说，竹子并不是一种十分陌生的植物。一提起它，人们都会知道它的“身材”十分
“苗条”，可是它又长得非常高，
有些人也许很替它担心，要是一股大风刮过，会不会把它吹倒呢？对这你们不用担心，无论多大的风也吹
不倒竹子，至多也只能让它东摇西摆。不信，你听，竹叶正”呼啦啦”地唱着胜利的歌。这正是“疾风知劲草”呀。
竹子为什么会不怕风呢？
原来，在竹子的茎干中含有丰富的硅的化合物，它们能帮助竹子增加自己的强度和韧性，所以竹子的茎干
十分坚韧挺拔，风拿它一点办法也没有。这就使得竹子在禾本科植物中“鹤立鸡群”。
竹子还有两个小“妹妹”，名字叫小麦和水稻，可是她们却没有一点“骨气”，一遇风就会趴在地上，使得庄
稼大量减产，这可叫农民伤透了心。
怎么才能叫她们也变得不怕风呢？
现在，人们在田地里撒上一些可溶性的硅酸菌盐肥料或硅酸肥料，就能治愈她们怕风的病根。原
来，在小麦和水稻中，硅的含量是很少的，所以她们的茎干十分柔软，很容易倒伏，而这两种肥料中都含有大
量的硅，植物吸收之后，就会增强体质，再也不用怕风了。
【变式练习】
1．下列说法正确的是（ ）
A．SiO2溶于水显酸性 B．CO2通入水玻璃可得硅酸
C．SiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸 D．SiO2晶体中不存在单个SiO2分子
解析：SiO2不溶于水；SiO2是Si—O键结合而成的空间网状的原子晶体，其中Si、O原子个数比为1∶2，
不存在单个的“SiO2”分子。SiO2是酸性氧化物，但不与水和一般酸反应，常温下只能与氢氟酸反应。H2CO3的
酸性比H2SiO3强，故CO2通入Na2SiO3溶液中可发生反应：CO2＋Na2SiO3＋H2ONa2CO3＋H2SiO
3
↓。正
确选项为B、D。 答案：BD
2．下列关于碳和硅的叙述中不正确的是（ ）
A．石英有良好的导电性 B．地壳中硅元素比碳元素含量多
C．自然界里碳元素化合物比硅元素化合物种类多D．碳和硅的氧化物都可以与强碱反应
答案：AD
3．下列说法正确的是（ ）
A．SiO2溶于水显酸性 B．CO2通入水玻璃中可得到硅酸
C．SiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸
D．因高温时SiO2与Na2CO3反应放出CO2，所以硅酸的酸性比碳酸强
解析：SiO2是一种难溶于水的固体，故A是不正确的。SiO2可与HF作用，故保存氢氟酸时不能使用玻璃
瓶。SiO2可与Na2CO3在高温条件下反应是因为生成的CO2气体能不断地从反应体系中逸出，从而促进平衡向
正反应方向移动，而并非因为H2SiO3酸性比H2CO3强。 答案：B
4．10g含有杂质的CaCO3和足量的盐酸反应，产生CO20.1mol，则此样品中可能含有的杂质是（ ）
A．KHCO3和MgCO3 B．MgCO3和SiO2
C．K2CO3和SiO2 D．无法确定
解析：10gCaCO3刚好相当于0.1mol，完全反应时恰好可放出0.1mol的CO2。若其中含有杂质，则应是一
个产生CO2的能力强的（等质量的情况产生比CaCO3更多的气体）和另一个产生CO2的能力不如CaCO3或干
脆不产生CO2的物质组成的混合物，符合该条件的只有B项。 答案：B
5．下列物质中不与二氧化硅反应的是（ ）
A．烧碱 B．氢氟酸 C．硝酸 D．生石灰
解析：一般而言，酸性氧化物不与酸起反应，但SiO2与HF的反应是此规律的特例。由二氧化硅的化学性
质知，SiO2能与NaOH、HF、CaO反应，但不能与HNO3反应。 答案：C
6．石墨炸弹爆炸时，能在方圆几百米范围内撒下大量的石墨纤维，造成输电线、电厂设备损坏。这是由于
石墨（ ）
A．有剧毒 B．易燃、易爆 C．能导电 D．有放射性
解析：学习中要将基础知识与实际应用相联系，解题时要善于捕捉关键信息。本题主要考查石墨的性质。
根据题干中信息“造成输电线、电厂设备损坏”，可分析知与石墨物理性质中的导电性相关。
答案：C
7．下列关于二氧化硅的说法中，错误的是（ ）
A．二氧化硅也叫硅酐 B．二氧化硅分子由一个硅原子和两个氧原子构成
C．不能用二氧化硅跟水直接作用制取硅酸
D．二氧化硅既能与氢氟酸反应，又能与烧碱反应，所以它是两性氧化物
解析：酸酐与对应的酸中心元素化合价相同，SiO2和H2SiO3的化合价相同，所以SiO2尽管难溶于水，但
它仍是硅酸的酸酐，A正确；SiO2为原子晶体，故SiO2不能表示其分子组成，即二氧化硅中并不存在SiO2分子，
B错误；二氧化硅难溶于水，且不与水反应，无法直接与水反应制取硅酸，C正确；SiO2与HF酸反应的方程式
为：SiO2＋4HFSiF4↑十2H2O，SiF4不是盐，SiO2与HF酸反应只是一种特殊情况，所以不能说SiO2是两
性氧化物，D错误。 答案：BD
8．下面关于硅的叙述中，正确的是（ ）
A．硅的非金属性比碳强，只有在高温下才能跟氢气起化合反应
B．硅是构成矿物和岩石的主要元素，硅在地壳中的含量在所有的元素中居第一位
C．硅的化学性质不活泼，在自然界中可以以游离态存在
D．硅在电子工业中，是重要的半导体材料
解析：硅的非金属性比碳弱，A项错；硅在地壳中的含量在所有的元素中居第二位，排名前四位的是O、
Si、Al、Fe，所以B项错；硅在自然界中是以化合态存在的，所以C项也错，答案应选D。
【知识汇总】
（1）硅和碱的反应
硅和强碱反应会生成氢气,曾有人用这种方法来制备氢气。在野外,为了迅速得到氢气,用含量高的硅粉与干燥
的Ca(OH)2和NaOH混合,并强热,即可迅速得到氢气。
Si+Ca(OH)2+2NaOH=Na2SiO3+CaO+2H2
这种Si、Ca(OH)2和NaOH的混合物叫做生氢剂。
（2）纯硅的制取
利用反应SiO2+2C=Si+2CO,只能得到不纯的粗硅。粗硅需进行精制,才能得到高纯度的硅。
首先使Si与Cl2起反应:
Si+2Cl2=SiCl4
生成的SiCl4液体在除去杂质后用H2还原：
SiCl4+2H2=Si+4HCl
就得到纯度较高的多晶硅。
（3）石英、水晶及其压电效应
石英的主要成分是SiO2,可用来制造石英玻璃。石英晶体中有时含有其他元素的化合物,它们以溶解状态存在
于石英中,呈各种颜色。此外,由于SiO2的结构不同也会使石英产生不同颜色。纯净的SiO2晶体叫做水晶,它是六
方柱状的透明晶体,是较贵重的宝石。
法国科学家皮埃尔·居里(Pierre Gurie)发现水晶在受压时能产生一定的电场,这种现象被称为“压电效应”。后
来这种“压电效应”被应用在电子工业上。石英薄片在高频率电场的作用下,能作间歇性的伸张和收缩,其频率和施
加的电场的频率相同。石英的这种伸缩又引起了周围介质产生类似声波。由于水晶或石英具有这种性质,因此被
广泛应用在钟表工业和超声技术上。
（4）硅谷(Silicon Valley)
硅谷是美国新兴的高技术产业开发区，电子技术研究中心和计算机生产的重要基地。硅谷位于加利福尼亚州圣
弗朗西斯科南端的圣克拉拉县（Santa Clara）。20世纪60年代以来，苹果电脑公司带动了其他企业，使硅谷迅速
发展，高技术企业约有2600家。90年代后成为美国多媒体产业的发源地。硅谷在发展过程中得到了该地区斯坦
福大学技术上的扶持，是教育与技术相结合的典范。
