高中化学第四章非金属及其化合物4.1无机非金属材料的主角——硅素材1教案

第一篇：高中化学第四章非金属及其化合物4.1无机非金属材料的主角——硅素材1教案

第四章 非金属及其化合物 4.1 无机非金属材料的主角——硅

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。大部分岩石和砂予中都含有二氧化硅。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”。w.w.w.k.s.5.u.c.o.m 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。后起之秀

在１９４８年人们发明了晶体管后的一段时间里，用来制作晶体管的主要材料是锗，因为锗比硅更容易提纯。

但是，硅的半导体性能比锗优越得多，比如说吧，硅能在摄氏二百度下工作，而锗只能在摄氏八十度以下工作，纯硅在室温下的本征电阻率为二十三万欧姆厘米，而锗的检征电阻率只有四十六欧姆厘米，随着制备高纯度单晶硅工艺的提高，硅的作用已远远地超过了锗，成为半导体材料的后起之秀。

半导体硅是实现工业生产自动化的重要材料，比如，工业自动化所用的硅可控整流器中就使用了很多晶体硅。进入七十年代以来，我国在工业上普遍采用了硅可控整流器，大大提高了生产效率。

举例来说，电镀、电解等工厂在生产中都需要把交流电变成直流电，过去是用水银整流器整流，不仅要浪费好多度电，可靠性差，而且容易使工人受水银毒害。现在，改用半导体硅整流器，工作稳定、可靠、无毒，又节约了很多电力。仅上海一地的电解、电镀工厂，在采用了硅整流器后，全年节约下来的电力就在两千万度以上。

很多人都看过反映间谍活动的故事片。这些故事中的主人公有着高超的本领，即就是在敌人的严密监视下，他们也能把情报发出去。我们看到，他没有跟自己人接头，那么，情报又是怎么送出去的呢？

原来，奥秘就在他们胸前的纽扣上。那其实不是一个真正的纽扣，而是一只微型的发报机，他就是利用这只不引人注意的微型发报机把情报发出去。

这种发报机就是用晶体硅制成的。有句俗话说：“麻雀虽小，五脏俱全”。别看这种发报机只有纽扣那么大，可是上面却有着大规模的集成电路，在它上面有上万个二极管、三极管和电阻等电子元件。人们把单晶硅切成硅片，再涂上感光药膜，再把大规模的集成电路缩小印制在它上面，加上一些其他的元件，最后把它的外形加工得像一只纽扣，就制成了一个微型发报机。硅这种奇特的性能在制造微型电子计算机时有很大作用。

当人们制造出第一台电子计算机时，由于用的是电子管，所有的设备大约要装满一幢大楼，后来人们改用锗制成的晶体管，计算机的体积大为缩小，可是也能装满一间大房子。而在１９７８年时，我国的科技人员把中小规模的集成电路缩小印制在硅片上，制成了一台只有关导体收音机大小的电子计算机。现在，人们又把大规模、超大规模的集成电路印制在硅片上，可以制造出像笔记本一样小的电脑。这样，只要你把它往兜里一揣，什么时候想用就可以拿出来用，即使出了门也不会误事。美国有一位推销员讲了这样一个故事：有一次他到一家工厂去推销产品，生意已经谈成了，只需要双方签订合同就大功告成了，可是这家工厂里的电脑出了一些问题，于是他只好回到自己的公司，打印好了合同。可是，当他返回那家工厂时，那个经理却说他已经同别人签订了同样的合同，因此不需要再买他的东西了。

其实，在这个推销员走后，那个经理经过再三考虑后觉得，这个合同对他们厂的好处不很多，于是就反悔了。

这个推销员最后说，要是当时有一台笔记本大小的电脑带在身上，在那个经理已经同意鉴定合同时就打印出合同来，不给他深思熟虑的时间，那么他的推销活动就成功了。作为一种性能优越的半导体材料，硅在其它方面也有重要的应用。

太阳能是一种用之不尽取之不竭的廉价的能源，人们虽然制造出了很多种利用太阳能的材料和装置，可是价格都比较昂贵，有的装置结构复杂，制造起来很不方便。

而用硅和铝做成的太阳能电池，就避免了这些缺点。只要把铝板作为衬底，在它上面覆盖十至二十五微米厚的多晶硅薄膜，就是一种便宜而轻巧的太阳能电池材料，不但地面上可以使用，放在太空中它照样能发出电来。

硅还是同位素电池中换能器的主要材料。换能器是将同位素热源发出的热能转变为电能的装置。用硅和锗的合金做的换能器，不怕高温，不但机械强度高，而且耐蚀本领也超出一般的换能器，无论在真空还是空气中都可以工作。

如果有人问你们，汽车的轮胎是用什么制成的？很多人会一口答出：是橡胶。的确，几乎所有的汽车轮胎都是用天然橡胶和合成橡胶制成的。然而，它们的使用温度，一般都在摄氏一百五十度以下，否则就会变质老化，而现代汽车的速度很快，因此轮胎与地面的摩擦力增大，摩擦带来的热量会使轮胎的温度变得很高，这就大大缩短了轮胎的寿命。

那怎么才能既不降低汽车的速度又能延长轮胎的使用寿命呢？

人们发现，在橡胶中加入一些硅进去，就能延长轮胎的使用时间。硅橡胶“一身兼二任”，既有无机材料耐磨、耐高温的本领，又有有机材料的弹性。特别是一些有机硅橡胶，在冰天雪地或烈日酷晒下（甚至高达摄氏三百五十度），都不龟裂、不老化、保持弹性，用它来制造汽车轮胎是再合适不过的了。

玻璃是大家常见的物质，它一般是透明的固体，如果加进一些稀土元素进去，它就会带上各种各样的颜色。

可是水玻璃又是一种什么样的物质呢？

原来，它是硅酸钠的水溶液。从远处来看，硅酸钠的水溶液真是跟玻璃一般无二，简直 像极了，所以人们常把它叫做“水玻璃”。

水玻璃不但外表很奇特，它的作用也很特别。

大家知道，很多家俱都是用木材做成的，但木材是一种容易着火的材料，这样就很不安全。

怎么才能让木制家俱不易着火呢？

玻璃可以帮助人们解决这个难题。只要把木材在水玻璃中浸泡一段时间，用它制成的家俱就不易着火，而且还可以防止木材受到空气的腐蚀。

现在，人们把一些有特别要求的纺织产品也浸泡在水玻璃中，这样，加工出来的产品就可以防火。

第二篇：无机非金属主角硅教案

第一节 无机非金属材料的主角——硅

教材分析：

硅是带来人类文明的重要元素之一，硅及其化合物是元素化合物知识的重要基础知识。本节内容不仅为形成化学基本观念提供感性基础，也为了解化学与生活，化学与社会发展，化学与技术进步之间的密切关系提供了丰富的素材。

本节的主要内容有硅在自然界中的存在形式、二氧化硅的性质、硅酸盐的性质、硅及化合物的用途。在教学中可采用碳和硅（同一主族相邻的两种元素）进行对比，突出它们的相似性与不同性。另外多运用日常生活中的事例进行教学，联系生产生活的实际，充分利用实物、模型、彩图、实物照片等形式，增强教学的直观行，激发学生的学习兴趣，培养学生热爱科学的情感。教学目标：

知识与技能

1、了解硅的重要化合物的主要性质，认识硅及其化合物的主要用途。

2、联系生产生活实际，培养学生对知识的迁移能力。

过程与方法

1、采用对比的方法，联系碳、二氧化碳大等学生已有的知识、经验来介绍硅、二氧化硅等新知识。

2、运用日常生活中事例进行教学，增强教学的直观性。

科技的象征。

[师]既然硅这么重要，那么他是如何存在，有些什么性质呢？

[板书]§4-1无机非金属材料的主角——硅 [师]主角，我们足以看出硅的地位。我们看课本P46 图3-1，硅在地壳中的含量居第二，仅次与氧。

硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤、约占地壳总量的90%以上。[学生活动]看图4-1 [师]大家在元素周期表中找到硅，并且写出硅和碳的原子结构示意图。[学生活动] C

Si

[师]它们最外层均为四个电子，既不容易得到也不容易失去，性质稳定。但他们却是不可以忽视的：碳--统治了有机界：碳是构成有机物的主要元素；硅—统治了无机矿物界：硅是构成岩石与许多矿物的基本元素。

下面我们的学习就围绕着碳和硅的相似性进行学习。[学生活动]回顾碳的相关知识

存在酸性氧化物

弱酸

性质

[学生活动] [归纳、总结、板书] ① 物理性质：熔点高、硬度大 ② 用途：建筑材料、饰品、工艺品 ③ 化学性质：稳定性好

[过渡]下面我们一起来看看SiO2的化学性质，玻璃的主要成分是二氧化硅和硅酸盐，我们通过其性质，来看SiO2的性质。

[师]我们可以用玻璃瓶来装试剂：酸、碱、盐，这可以看出其化学性质稳定，不能够跟一般的酸发生反应，除HF外。[板书]a、不与酸反应，氢氟酸除外

SiO2＋4HF＝SiF4↑＋2H2O

用途：可以在玻璃上雕刻花纹等

[师]因为HF酸可以和SiO2反应，所以HF的保存就不能使用玻璃瓶，而用塑料或橡胶瓶，我们可以用这个性质在玻璃上雕刻花纹，量器上雕刻刻度等。

[展示]装有NaOH的试剂瓶

[思考]一般的试剂瓶都使用玻璃瓶塞，而这个试剂瓶使用的是橡胶塞，为什么？ [思考、讨论] [总结]我们开始将CO2和SiO2比较，CO2是酸性氧化物，SiO2也是酸性氧化物，所以其具有酸性氧化物的通性，即能与碱、碱性氧化物反应。

制取、用途。需要重点掌握二氧化硅的性质和硅酸的制取。

板书设计：

§4-1无机非金属材料的主角——硅

1、二氧化硅

SiO2 ① 物理性质：熔点高、硬度大 ② 用途：建筑材料、饰品、工艺品 ③ 化学性质：稳定性好

a、不与酸反应，氢氟酸除外

SiO2＋4HF＝SiF4↑＋2H2O

用途：可以在玻璃上雕刻花纹等

b、与碱性氧化物反应

SiO2CaO  CaSiOC、与碱反应

SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O

2、硅酸

实验过程：

现象：红色消失，生成白色凝胶

结论：硅酸钠转化为硅酸

反应：Na2SiO3＋2HCl＝H2SiO3(胶体)+2NaCl

高温

第三篇：高中化学 无机非金属材料的主角 硅(二)教案

无机非金属材料的主角------硅(二)教案

备课人：

课题：第四章 第一节

无机非金属材料的主角------硅(二)知识 教

学

目的 与 技能 过程 与 方法 情感 态度 价值观 重 点 难 点 通过对硅酸盐材料及硅的用途学习，使学生了解新型无机非金属材料，培养学生热爱科学的情感。

硅、硅酸盐的丰富性和多样性

通过学习，掌握研究非金属元素单质及化合物的一般方法 通过硅与碳的比较学习，引导学生学会运用对比的方法来认识物质。

1、了解硅酸盐、硅的主要性质

2、认识硅酸盐、硅等在生产、信息技术、材料科学等领域的应用

授课班级

课

时

二、硅酸盐

1、定义：硅酸盐是由硅、氧、金属所组成的化合物的总称。

2、硅酸钠 知 识 结 构 与 板 书 设 计(1)物理性质：白色固体，易溶于水，水溶液俗称水玻璃或泡花碱，是一种泡花碱

(2)化学性质：相对稳定，不能燃烧，不易被腐蚀，热稳定性强

3、表示方法：

原则：金属氧化物（较活泼------较不活泼）找组成元素

○2 写成氧化物的形式 方法：○3 原子个数比不变

○4 检查有无遗漏

○

三、硅单质

1、存在形态：有晶体硅和无定形硅两种同素异形体

2、晶体结构：正四面体形

3、物理性质：灰黑色具有金属光泽的固体、熔点高、硬度大、质脆、导电性介于导体和绝缘体之间，是好的半导体材料。

4、化学性质(1)常温下的反应：

Si+2F2==SiFSi+4HF==SiF4↑+2H2 ↑ Si+2NaOH +H2O == Na2SiO3+2H2↑(2)高温下的反应：

Si+O2 高温 SiO

2Si+2Cl2 高温 SiCl4

5、硅的制备(1)工业上制粗硅

SiO2 + 2C(2)由粗硅制纯硅

Si+2Cl2 高温 高温

Si+2CO ↑

石英砂

焦炭

电炉中

粗硅

SiClSiCl4+2H2 教学过程

教学

方法手段师生活动

高温 Si+4HCl

教学步骤、内容

［思考］SiO2与CO2在物理、化学性质方面有哪些相似性和不同 之处 ［投影回顾］ 物理性质 CO2

无色无味气体，熔沸点都很低，微溶于水，存在于空气中

SiO2

灰黑色固体，熔沸点都高，不溶于水，存在于岩中，俗名硅石、石英、水晶纤维、玻璃、硅藻土中都量含有

化学性质 和碱 CO2+2NaOH==Na2CO3+H2O

和酸 和水--------CO2+H2O===H2CO3 和碱性氧化物 CO2+CaO==CaCO3

SiO2 CaSiO3

SiO2+2NaOH==Na2SiO3+

2O

+CO高温

SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O--------［回顾］上节课我们提到，用可溶性硅酸盐Na2SiO3来制备H2SiO3。事实上，在自然界中，硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分，大多数硅酸盐是不溶于水的。自然界中存在的各种天然硅酸盐矿物约占地壳总质量的5%。

［板书］

二、硅酸盐

1、定义：硅酸盐是由硅、氧、金属所组成的化合物的总称。

［讲］硅酸盐结构复杂，一般不溶于水，性质很稳定。最简单的硅酸盐是硅酸钠，下面我们主要研究一下硅酸钠的性质

［板书］

2、硅酸钠

(1)物理性质：白色固体，易溶于水，水溶液俗称水玻璃或泡花碱，是一种泡花碱

［投影实验］P77 实验4-

2、现象 结论 放入蒸馏水 当水分蒸发后燃烧

放入Na2SiO3饱和溶液 当水分蒸发后不易燃烧

用水玻璃浸泡过的木材或织物可防火

［板书］(2)化学性质：相对稳定，不能燃烧，不易被腐蚀，热稳定性强

［讲］硅酸盐的种类很多，结构复杂，为了方便记忆和计算，常用氧化物的形式表示硅酸盐的组成

［板书］

3、表示方法：

原则：金属氧化物（较活泼------较不活泼）找组成元素

○2 写成氧化物的形式 方法：○3 原子个数比不变

○4 检查有无遗漏

○［投影］例、请用氧化物的形式表示下列硅酸盐的组成： 硅酸钠（Na2SiO3）

————————————

镁橄榄石（Mg2SiO4）———————————— 高岭土 {Al2(Si2O5)(OH)4} ———————————— ［讲］硅酸盐材料具有很多优良的性能，为我们的生活、为人类的科技进步作出了很大的贡献。受传统陶瓷某些特殊性能的启发，科技工作者在此基础上进行了一次又一次的创新，又研制出了许多种组成不同、性能更特殊的新型陶瓷。请大家阅读教材P77上的科学视野。

［投影］传统硅酸盐材料：(1)陶瓷：日用器皿、建筑饰材、卫生洁具(2)玻璃：

(3)水泥：以黏土和石灰石为主要原料 具有特殊功能的含硅物质：(1)碳化硅（金刚砂）

硅钢：导磁性良好，用作变压器铁芯(3)硅橡胶

(4)分子筛：具有均匀微孔结构的铝硅酸盐(5)生物陶瓷：人造骨

［过］虽然硅的化合物很多，随处可见，而且从远古时期人类就已经学会加工和使用陶瓷，但是硅的单质却到很晚------18世纪上半叶才制备出来。

硅别看起来灰溜溜的，它自己及化合物的作用却大得很，大到高科技领域，小到我们的周围，到处都有Si及其化合物的踪影，当今电子工业的飞速发展，更是人们对Si的性质的认识息息相关，本节我们就来学习Si及其化合物的有关知识。

［板书］

三、硅单质

1、存在形态：有晶体硅和无定形硅两种同素异形体

［投影］展示晶体Si和晶体Si的结构模型

［板书］

2、晶体结构：正四面体形

［讲］晶体Si的结构类似于金刚石的正四面体型，因此物理性质与金刚石类似。

［板书］

3、物理性质：灰黑色具有金属光泽的固体、熔点高、硬度大、质脆、导电性介于导体和绝缘体之间，是好的半导体材料。

［讲］因为Si在元素周期表中的位置仅次于金属与非金属分界线附近，因此硅有些性质与金属相似。硅的化学性质不活泼，常温下硅的化学性质很稳定，除F2、HF和NaOH外，Si不跟其他物质起反应。

［板书］

4、化学性质(1)常温下的反应：

Si+2F2==SiF4

Si+4HF==SiF4↑+2H2 ↑

Si+2NaOH +H2O == Na2SiO3+2H2↑

［讲］在高温下，Si能与O2等非金属单质发生反应 ［板书］(2)高温下的反应：

Si+O2 高温 SiOSiCl4 Si+2Cl2 高温 ［讲］硅可用来制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还可以制成太阳能电池，可制成有良好导磁性、耐酸性的合金。半导体晶体管及芯片的出现,促进了信息技术革命。请大家阅读教材P79-80上的内容，了解一下硅的用途。［投影小结］ 信息技术的关健材料，——半导体、晶体管、芯片。○2 半导体性能——将太阳能转换为光能的重要材料——光电池

○3 硅合金 ○［板书］

5、硅的制备(1)工业上制粗硅

SiO2 + 2C(2)由粗硅制纯硅

Si+2Cl2 高温 高温

Si+2CO ↑

石英砂

焦炭

电炉中

粗硅

SiCl4 Si+4HCl

SiCl4+2H2 高温 ［总结］本节课我们学习了硅酸盐的重要用途及性质，了解了硅酸钠的特性------耐火。知道了Si单质的重要用途。从结构上、从周期表的位置，进一步理解了Si的性质。21世纪人类所面临的重大问题之一是能源危机。而从书上我们了解到Si是具发展前景的新能源材料。同学们，随着人类对Si及其化合物的认识越来越深刻，随着科学技术的不断发展，我们有理由相信Si及其化合物对人类作出更大的贡献，给人类带来更大的惊喜!［自我评价］

1、下列关于硅的说法不正确的是(C)

A、硅是非金属元素，它的单质是灰黑色，有金属光泽的固体

B、硅的导电性能介于导体和绝缘体之间，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反应 D、加热到一定温度时，硅能与氧气、氯气等非金属反应

2、下列关于碳和硅的叙述中，不正确的是(AD)

A、氧化物都能与氢氧化钠溶液反应

B、单质在加热时都能跟氧气反应

C、氧化物溶于水都生成相应的酸

D、碳和硅两种元素都有同素异型体

教学回顾：

第四篇：无机非金属材料的主角----硅教案

无机非金属材料的主角------硅 教案

院系:化学化工学院 时间:15min 科目:化学必修一 课题:无机非金属材料的主角---硅(一)主讲人: 汪敏 训练技能：

一、教学目标

1.知识与技能

⑴了解二氧化硅在自然界中的含量、存在、用途 ⑵了解二氧化硅的物理性质，掌握二氧化硅的化学性质 2.过程与方法

⑴自主学习，培养学生自学的能力。⑵对比归纳学习二氧化硅的性质 3.情感态度价值观

⑴认识二氧化硅用途，体会化学的实用性

⑵感受化学在生活生产中的重要地位，增强将化学知识应用到生活、生产和科学技术中的意识。

二、教学重难点

重 点：二氧化硅的性质和用途

难 点：二氧化硅的性质

三、教学过程

教学步骤、内容

[引言］(讲述)在上课之前，我给大家讲一个发生在我生活中的故事。一天，我送给我的双胞胎表妹一对精美的玻璃杯，然而我的双胞胎表妹不满意了，说是不喜欢和对方一样的东西，你们总送我们一样的东西，太没新意了。我想也是，人都希望自己是与众不同的，对待自己的东西也一样。那么，我该怎样让我的礼物与众不同呢。我想到了这样一个办法，（图片展示）用此法，我在一个玻璃杯上刻上大表妹喜欢的猫咪头像，另一个杯子上刻上小表妹喜欢的小熊图案，分别送给表妹们，她们都满意了。故事讲完了（设问）引入课题 ［板书］第一节无机非金属材料的主角——硅 ［自学辅导、教学点拨］请同学们阅读教材第74页、75页，待会我会请一位同学总结二氧化硅的含量和存在形态。［板书］

一、二氧化硅SiO2

1、存在形式：

［屏幕显示］总结、评价学生的回答。SiO2是硅最重要的化合物。地球上的天然二氧化硅约占地壳质量的12%，其存在形式有结晶型和无定型两大类，统称硅石。［板书］结晶型 无定型

即然天然二氧化硅在地壳中占了不小的比例，那么它究竟存在与哪些物质中呢？我们一起来看一下这几幅图片吧。自然界存在的石英、水晶、玛瑙广泛地应用在饰品制造中，和我们的生活有着密切联系。比如老师手上的这块表，它的表盘就是石英材质的。那么我们在看一下这幅图片，大家有没有什么印象。金镶玉”是北京奥运会的奖牌，喻示中国传统文化中的“金玉良缘”，体现了中国人对奥林匹克精神的礼赞和对运动员的褒奖。介绍了较之不菲的玉，看一下这幅图片，沙子，在我们的生活中更是随处可见了，相对来说较前几者都廉价多了，但是不论是石英、玛瑙，水晶还是廉价的沙子，他们的组成都含有二氧化硅。［过渡］讲完了二氧化硅的存在，我们一起来学习一起它的性质 ［板书］

2、二氧化硅的性质

（讲述）请同学们根据刚才老师列举的二氧化硅的存在的例子推测一下它具有怎么的物理性质 ［板书］（1）物理性质

（引导学生总结，并板书）熔点高、硬度大，不溶于水的固体。

［过渡］那么为什么二氧化硅具有熔点高硬度大，这样良好的物理性质，结构决定性质，为了探究其根本原因，我们来分析一下的结构 ［屏幕显示］展示二氧化硅空间结构。

［分析引导］观察二氧化硅的空间结构示意图，与金刚石的结构很相似，猜测二氧化硅很坚硬，在通常情况下化学性质很稳定，实验室里石英坩埚用来作高温反应仪器，也正是证明了这一点猜测。那它的化学性质究竟是怎样的呢？ ［板书］（2）化学性质

[ 讲述 ] 既然二氧化碳和二氧化硅的结构相似，就意味着两者的化学性质也相近。那我们通过对比两者的化学性质，来进一步学习二氧化硅的化学性质吧。［屏幕显示］CO2和SiO2化学性质的比较

(1)CO2 SiO2与水反应：CO2＋H2O==H2CO3；SiO2与水不反应。

(2)与碱反应CO2＋2NaOH==Na2CO3＋H2O SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O(3)与碱性氧化物反应CO2＋CaO==CaCO3 SiO2＋CaO==CaSiO3 ［设疑］装氢氧化钠的试剂瓶瓶塞不能用磨砂玻璃塞，而用橡胶塞？

［分析］装氢氧化钠的试剂瓶瓶塞不能用磨砂玻璃塞，因为玻璃的主要成分二氧化硅易与碱液反应生成对应的硅酸盐，SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O俗称泡花碱，是一种水溶性硅酸盐，其水溶液为水玻璃有较强的粘结力强将瓶盖黏合。［设疑］为什么实验室不用玻璃试剂瓶盛装HF酸？

［分析］实验室不用玻璃试剂瓶盛装HF酸，因为玻璃的主要成分是二氧化硅，氢氟酸与二氧化硅反应：SiO2＋4HF==SiF4↑＋2H2O； ［屏幕显示］展示二氧化硅的用途的图片。［小结］总结回顾二氧化硅的物理,化学性质。［随堂训练］

1.①盐酸、②浓硫酸、③氧气、④氢氟酸、⑤氢氧化钾溶液中，能与地壳中含量第一和第二的两元素形成的化合物起化学反应的是（）A．①② B．④⑤ C．②④ D．③④ 2.熔融烧碱应选用的器皿是（）A．铁制坩埚 B．普通玻璃坩埚 C ．石英坩埚 D ．陶瓷坩埚

总板书设计

第一节 无机非金属材料的主角——硅 一、二氧化硅

（1）存在形式：结晶形、无定形

（2）性质

物理性质：熔点高、硬度大，不溶于水的固体。

化学性质： SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O SiO2+4HF= SiF4↑ +2H2O（3）用途：

第五篇：无机非金属材料的主角硅 教案

第四章 第1节

无机非金属材料的主角——硅

（第一课时）

一．教学目标

1、知识与技能：

（1）了解硅在自然界中的存在形式、含量和用途；（2）了解二氧化硅的性质，认识二氧化硅的用途；（3）了解硅酸的性质及制备方法；

2、过程与方法：

（1）通过对比的方法，结合碳、二氧化碳等知识来学习硅、SiO2等新知识；（2）学会运用对比方法来认识物质的共性和特性；

（3）初步学会以“结构——性质——用途”的学习模式去认识新的物质；

3、情感态度与价值观：

（1）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。

二．教学重点

二氧化硅的用途、性质，硅酸的性质

三．教学难点

二氧化硅的化学性质、结构

四．教学方法：对比法、实验探究。

五．教学流程设计：硅的含量及存在——硅的原子结构（与碳比较）——SiO2的分类——SiO2的应用——SiO2的物理性质（与CO2比较）——SiO2的空间结构（与CO2、金刚石比较）——SiO2的化学性质（与CO2比较）——H2SiO3制备及性质

六．教学过程

（一）【引课】中国4000年前的陶器主要成分是硅酸盐，现代高科技芯片主要成分是硅，二者相差千年，却存在共同的元素-硅。这就是本节课我们学习的主题：硅——无机非金属材料的主角

【板书】4.1无机非金属材料的主角——硅

【师】硅是会意字，可拆成，从字上可以看出硅是构成岩石、沙子和土壤的基本元素，约占地壳质量的90℅以上，是人类生存的基础。

【衔接】硅在地壳中的含量排第二，仅次于氧元素，那硅在自然界中的存在形态是化合态还是游离态？又主要以什么样的物质形式存在的？为什么？带着这几个问题我们来阅读教材

P74中段部分。

【学生】（应该能回答）以化合态的形态存在；主要有硅的氧化物及硅酸盐；硅是一种亲氧元素。

【师】因为硅是一种亲氧元素，在自然界中总是和氧相互化合，因此硅在自然界中无单质形态，是以化合态存在，其化合物主要为氧化物及硅酸盐。【师】我们先来学习硅的氧化物——二氧化硅SiO2 【板书】一.二氧化硅SiO2 【PPT】SiO2广泛存在于自然界中，与其他矿物共同构成了岩石，天然的二氧化硅也叫硅石。【阅读与思考】阅读课文，完成硅石的树状分类.【学生】学生板书展示

【师】（展示PPT）硅石可分为结晶形和无定形两类，石英晶体是结晶形的二氧化硅，纯净的石英是无色透明的晶体，也就是常说的水晶，含有杂质的具有彩色环带状或层状的石英称为玛瑙；而无定形的硅石主要有硅藻土。

【思考与交流】海南存在大量的沙子，沙子中含有小粒的石英晶体，联想一下沙子，SiO2有哪些物理性质? 【学生】引导学生从态、熔沸点、水溶性、硬度上回答 【板书】1.物理性质：固体、熔点高、硬度大、难溶于水。

【师】硅最外层电子数是4，与它最外层电子数相同的还有碳。硅和碳最外层电子数都为4个，它们的氧化物二氧化硅与二氧化碳的物理性质却有很大的区别。【PPT】SiO2与CO2的物理性质比较

【学生】引导学生回答CO2的物理性质（状态、硬度、水溶性、熔沸点）

【思考与交流】为什么SiO2与CO2的物理性质相差这么大呢？物质的性质是由结构决定的，下面我们来看看SiO2具有怎样的空间结构。

【师】教材P75右上角图4-2就是SiO2晶体的基本结构单元，每个Si接4个O形成正四面体，每个O接2个Si使其结构向空间延伸，形成立体网状结构。该立体网状结构中没有单独的SiO2分子，只存在硅氧原子且Si：O=1 ：2。PPT展示：

【板书】2.结构：立体空间网状结构

【师】初中我们了解过金刚石，这是金刚石的结构，与SiO2的结构比较怎样呢？，PPT展示：

【学生】结构相似

【师】从两个图中，我们可以看到的SiO2结构与金刚石的结构很相似，所以它们具有相似的物理性质，都是熔点高、硬度大、不溶于水。

【师】我们再来看CO2的结构（PPT展示CO2的结构），有单个的CO2分子存在，这种结构不同于金刚石和SiO2，因此它们的物理性质差异很大。

【师】SiO2与CO2的空间结构不同，导致二者的物理性质不同，但是SiO2与CO2都属于正四价的酸性氧化物，所以二者的化学性质存在相似性。接下来我们探究SiO2的化学性质。【板书】3.化学性质：

【师】SiO2属于酸性氧化物，酸性氧化物有什么通性呢？

【学生】与水反应，与碱反应，与碱性氧化物反应等（在副板书旁引导，不一定答全）【师】我们熟悉的CO2也是酸性氧化物，以CO2为例，来分析酸性氧化物能发生哪些反应？ 【PPT】SiO2与CO2的化学性质比较 【学生】（应该能回答）与水、碱反应。

PPT：CO2+H2O=H2CO3

CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O

【师】CO2还能与碱性氧化物反应：CO2+CaO=CaCO

3【师】SiO2也是酸性氧化物，能与水反应吗？ 【学生】不能

【师】SiO2能与碱性氧化物反应吗？ 【学生】能

【师】请大家对比CO2与CaO反应的化学方程式，写出SiO2与CaO的反应方程式。【板书】（1）与碱性氧化物反应：SiO2+CaO =【师】那SiO2能与NaOH溶液反应吗？ 【学生】能（可能有些学生会答不能）

【师】酸性氧化物的定义就是能与碱反应生成盐和水的氧化物，所以SiO2能与强碱反应，请大家对比一下CO2与NaOH的反应方程式，写出SiO2与NaOH的反应方程式。【板书】（2）与强碱反应：

【学生活动】写出SiO2与NaOH的反应方程式，让一名同学上黑板写出此方程式。

SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O 【思考】实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞(玻璃成分含有SiO2)，你知道为什么吗？

高温

=CaSiO3

【学生】因为SiO2与NaOH能反应

【师】如果用磨口玻璃塞，氢氧化钠就与SiO2反应生成黏稠的Na2SiO3，使玻璃塞与试剂瓶口粘结在一起，玻璃塞就难以打开了。

【师】但SiO2与NaOH反应非常缓慢，所以可以用玻璃瓶来盛放氢氧化钠。

【师】SiO2与CO2都属于酸性氧化物，有相似的化学性质，都能与强碱、碱性氧化物反应，但由于两者的空间结构不同，导致他们的化学性质也存在差异性，如CO2能与水反应，而SiO2不能与水反应。

【师】酸性氧化物能与酸反应吗？ 【学生】不能。

【展示】装盐酸的玻璃瓶，说明SiO2不能与盐酸、硫酸、硝酸等酸反应。【追问】SiO2是不是不和任何酸反应呢？请大家欣赏视频 【视频】播放实验室HF酸腐蚀玻璃视频短片

【师】从视频中，我们得出HF酸是唯一可以与SiO2反应的酸。请同学们尝试写出该反应的化学方程式。

【板书】（3）特性：SiO2＋4HF＝SiF4↑＋2H2O 【师】SiO2能与氢氟酸反应，这是其特性。利用此反应，氢氟酸能雕刻玻璃，形成美丽的玻璃雕刻艺术。

【问1】SiO2既能与氢氧化钠反应，又能与氢氟酸反应，SiO2是否属于两性氧化物？ 【学生】思考交流，不能

【师】SiO2只能与氢氟酸反应，这是其特性，不能说明SiO2是两性氧化物，从性质上讲SiO2应属于酸性氧化物。

【问2】能用玻璃瓶来盛放氢氟酸吗？ 【学生】思考交流，不能

【师】不能用玻璃瓶盛放氢氟酸，氢氟酸会腐蚀玻璃，一般用塑料瓶或铅制容器。【过渡】通过比较学习，我们了解了同一类物质具有相似的化学性质，但不同的物质又有各自的特性。SiO2的广泛存在，从古到今都被人类广泛地应用着。【PPT】SiO2的用途，并且介绍光纤之父-高锟

【问】碳酸能由CO2与水反应制得，SiO2不与水反应，硅酸不能用SiO2来制取，硅酸怎样制备？我们还可以通过什么方法制取酸？

【学生】可以用可溶性的硅酸盐与强酸反应，制得硅酸 【板书】二.硅酸H2SiO3 【课堂实验演示 实验4-1:向饱和Na2SiO3溶液中,滴入酚酞,再滴入稀盐酸.PPT展示表格（现象、结论、方程式）

【实验步骤】试管中取约5ml Na2SiO3溶液，滴入1-2滴酚酞，逐滴加入稀HCl，边加边振

荡，至红色变浅并接近消失时停止。【问】看到什么实验现象？ 【学生】学生描述所看到的实验现象

【师】说明发生了化学反应，生成了什么物质？（黑板写出化学反应方程式）我们用激光灯来照射一下产物，看看有什么现象？ 【学生】丁达尔现象

【师】用激光灯照射，有丁达尔现象。说明硅酸是一种胶体。另外，把试管缓慢倒过来，让学生看看怎么现象？

【实验现象】滴入酚酞溶液呈红色，滴入盐酸有透明的硅酸凝胶产生

【问】硅酸钠溶液遇酚酞变红，说明其显什么性？看到了硅酸凝胶，说明硅酸的水溶性怎么样？

【实验结论】Na2SiO3呈碱性，硅酸难溶于水

【板书】1.制备：Na2SiO3+2HCl = H2SiO3（胶体）+2NaCl 【师】硅酸是酸，酸有什么性质？

【学生】可以和强碱溶液反应。（边讲边板书）

【师】硅酸也是一种难溶性酸，与难溶性碱一样，加热可以分解。【板书】2.化学性质：（1）与强碱反应

（2）加热分解H2SiO3

H2O+SiO2

【师】硅酸溶胶中，硅酸浓度大，则会形成硅酸凝胶，经干燥脱水后得到硅酸干凝胶，俗称“硅胶”。硅胶多孔，吸水能看强，可用来作干燥剂和催化剂的载体。PPT展示硅胶用途的图片。【本课小结】 【课堂练习】