“硅时代”的那些未来材料（5篇范文）

第一篇：“硅时代”的那些未来材料

有人提出硅时代的核心法则 “摩尔定律”其实讲的不是数据科学，而是材料学每隔18个月就能将芯片的组成成分翻倍。

材料科学一直是物质进步的基础，无论是石器时代、青铜时代还是铁器时代，都是以人类制造和使用的材料来命名的。但是进入“硅时代”后，难道科技进步就只存在于如何控制二进制的1和0吗？

答案是否定的。今天，材料问题比以往任何时候都更重要。北京理工大学材料学院曹传宝教授告诉记者，现在虽然不再以材料发展来划分时代，但是材料依然是各个学科的基础，没有材料学其他学科都发展不起来。

“比如我们生活中必不可少的计算机，它的芯片就是以硅材料为基础的，有了先进的硅才能发展数字技术。而能源方面的太阳能电池也是取决于材料的转换效率。因此材料发展是其他学科的助力。”曹传宝说，“医学上的人造器官也是用材料做成的，像透析用的人工肾其实与生物的关系已经不大了，主要就是看吸附材料的发展。目前这方面材料还不理想，制约了人工器官的发展，由此看出如果材料学进步缓慢也会成为其他学科的‘瓶颈’。”

一直以来，单独材料本身只能粗放使用，只有与其他科技结合才能产生更高的价值。在硅时代，材料学与其他学科交叉将越来越普遍。“就像现在已经有与生物交叉的生物材料学，与计算机交叉的计算材料学等，”曹传宝说。

鉴于材料的重要作用，有人提出硅时代的核心法则 “摩尔定律”其实讲的不是数据科学，而是材料学每隔18个月就能将芯片的组成成分翻倍。像芯片一样，目前实验室中更智能、更安全、更结实的材料未来都有可能改变我们的生活。

电子皮肤

皮肤的作用不仅在于保护身体，还能帮我们传导感觉。通过把电子材料变得柔软和肉感，工程师已经发现了一种方法使得人工移植皮肤和假肢也能有感觉。美国伊利诺斯州大学的研究者创造了一种足够轻薄柔韧的电路，把它覆盖在手指尖，可以将压力转换成电子信号。

目前，斯坦福大学开发的一款凝胶可以储存电能，用作可塑性电池。卡内基梅隆大学carmel majidi教授也正在研制把橡胶变为压力和摩擦力的传感器，他把液体金属槽放进橡胶里，一旦液体流动，电流就会发生变化。此外，电子皮肤还可以用于人类之外的更宽广领域，比如用这种工程学方法使机器人更逼真、更具有人类特性。

蜘蛛丝移植

看过《蜘蛛侠》的人都知道蜘蛛丝比钢铁还强韧，而人体自身的组织却很脆弱、容易撕裂。美国犹他州，研究人员正在用蜘蛛丝修复受损的肩膀和膝盖。他们培育转基因羊以生产大量蜘蛛丝蛋白，纺成股，做出仿蜘蛛丝纤维。这些纤维保留了蜘蛛丝特有的延展性，同时比人类韧带和筋腱分别强劲100倍和20倍。让移植的骨骼更加强韧，麻省理工学院研究员已经成功地将蜘蛛丝蛋白和胶原蛋白组合在一起。研究人员估计，2030年以前蜘蛛丝移植技术将批准对人类使用。

能发电的运动鞋

早在100年前，工程师就尝试通过发电器将机械能转化为电能，但是直到现在通过反复走动产生的能量依然不足以给一个ipod充电。主要原因在于目前制作发电器的压电材料不仅难以生产，还含有有毒金属，比如镍和铅。

如今，美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员一次性解决了这两个难题，他们使用的方法是采用经过特殊处理的无害病毒，这种病毒可以自发形成一层膜覆盖在发电器上。把它装进鞋里，走路时发电器感受到压力，病毒的螺旋蛋白就会旋转、扭曲，产生电荷。邮票大小的病毒压电材料样本可以产生400毫伏电力，足够点亮一个小lcd显示屏。未来5-10年，这项技术可帮助振动产生的能量来发电，如建筑物的振动和心跳，包括给ipod充电。

更安全的核电站

美国全部的104家核电站的组建都严重依赖于钢铁，包括装铀的压力容器都是钢铁制品。在持续不断的辐射之下，钢铁质量会下降，更加容易折断。来自加州理工学院和洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究者创造出了纳米复合材料，可以更好地预防将来核反应堆由于钢铁老化引起的灾难。它的作用原理是纳米复合材料的金属层界面可以有效吸收强烈辐射，而正是这种辐射使得被照射的材料变质。

“近期，这种纳米复合材料就会加入到钢铁材料中，新的钢铁会取代现有核电站的老旧部件，”加州理工学院工程师julia greer说。此外，航天器材料也可以涂上纳米复合板，保护它们免受宇宙深空辐射之苦。

无菌医院

在美国，每年大约有10万个病人死于医院中的细菌感染，医务人员必须不断地给医院消毒并防止细菌蔓延。近日，哈佛大学实验室推出的一款“先锋”材料能在第一时间阻止输尿管等医疗器械上的细菌滋生。最初，研发团队从植物身上寻找灵感，并把目光集中到猪笼草，这种植物会吸引蚂蚁和蜘蛛并用自己超级光滑的表面让昆虫陷入险境。受此启发，研究人员采用了与猪笼草相同的原理，让细菌无法在如此光滑的表面停留。

这种技术被称为“光滑液体注入多孔表面”，简称为slips。材料上的纳米小孔非常坚固，是用聚四佛乙烯或金属制成的，小孔利用毛细作用排出超级润滑剂，包括细菌在内所有外来物都会从光滑的物体表面滑下去。哈佛大学材料科学家表示，“slips技术也能有效阻止灰尘、冰雪和涂鸦，因此在多个行业都具有潜力。”

蝙蝠翼飞机

无论是灵活性还是准确性，飞机都远远比不上自然界的飞行高手——蝙蝠。“蝙蝠和大多数动物不同，当然和设计精良的飞机构件也不一样，它们拥有超级灵活的翅膀，这对翅膀赋予了蝙蝠丰富的空气动力学特性，”布朗大学机械工程师kenny breuer说。

近期，锡拉丘兹大学的研究团队制作出了与蝙蝠翅膀具有相似特性的材料，当聚合物材料构成的机翼向一侧展开时既坚硬又稳固，而向另一侧展开时弹性会增加到原来的12倍。今后5到10年，这种蝙蝠翼材料可以让小型无人飞机单靠拍打、伸展机翼就能飞行。这样，飞机就能在执行侦察任务时，以非常低的速度飞行，并在空中精确地盘旋。

自我修复的计算机

集成电路也许开启了数字时代，但它们却被一个巨大的局限性困扰：物理损坏。伊利诺伊州立大学开发了一种新型涂层，即使你用一把美工刀将线路板戳漏，它也能让线路板在不到一毫秒内死而复生。研究人员nancy sottos表示，她的小组在金属丝上镀了一层充满液体金属的微型胶囊。金属丝一旦折断，胶囊就会破裂，液体金属会弥补裂口，恢复导电性。她同时表示，在5到10年的时间内，类似的涂层将应用于连接电路板的电线上，让几乎所有的计算机和电子设备都能自我修复。

智能服装

一年四季，烈日、暴雨、寒风，每种天气环境我们都能找到合适的衣服。不过，从来没有一件衬衣或一条裤子能聪明地适应外部环境。来自匹兹堡大学的工程师anna balazs表示，“未来20年内，你的衣服就能为你‘考虑’得很周到了，你将不用费心选择薄厚适宜的衣服”。

如今，匹兹堡大学和哈佛大学共同开发了一种材料，它能在一定范围内调节温度。这种新材料的夹层里设有化学和机械反馈回路，它们能按照事先设定好的温度开关发热反应装置，让人体总感到温度适宜。未来，类似的方法还可以用来制造自动调节材料，应对酸、碱、强光和葡萄糖等具有刺激性的物质，让水管、窗户和医疗器械更加“聪明”。

第二篇：硅教案

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。

情感态度与价值观

1、认识硅及其化合物的广泛哟鸥鸟国土，体会化学的创造性与实用性，并关注化学有关的实际问题。

2、利用实物、模型及学生自己手机的有关实物或照片，激发学生的学习兴趣，培养学生热爱科学的情感。

3、通过动手实验，培养学生实事求是的科学态度。教学重点： 二氧化硅的性质 教学难点：

硅酸盐的丰富性和多样性。教学方法：

对比法、讨论法、讲授法 教学安排：（二课时）

第一课时：二氧化硅、硅酸

第二课时：硅酸盐、单质硅 教学过程：（第一课时）

[导入]美国的硅谷——位于美国西海岸加利福尼亚州北部旧金山南郊，圣克拉拉县和圣胡安两城之间的一条长４８公里，宽１６公里的长条形地带上。由于它集中了全世界９0％以上的著名半导体公司（思科、英特尔、惠普、朗讯、苹果），而半导体的基本元件是硅片，所以该地区被称为“硅谷”。该地区客观上成为美国高新技术的摇篮，现在硅谷已成为世界各国半导体工业聚集区的代名词。也是高新科技的象征。[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] [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

[师]阅读课本p74-76页内容，从碳的性质总结硅、二氧化硅、硅酸的性质。[学生活动] [思考] 比较碳、硅亲合氧的能力及硅在自然存在形式？ [归纳] ①硅的亲氧性强于碳的亲氧性。

②因此硅元素在氧化气氛包围的地球上，硅主要以sio2及硅酸盐形式存在。[板书]

1、二氧化硅 sio2 [师]从课本p74-75的内容，大家对二氧化硅进行树型分类？ [学生思考、书写]

[展示]二氧化硅的结构模型

[师]二氧化硅晶体，基本结构单元是正四面体，每个si结合4个o，每个o结合2个si，形成空间网状结构。

正是这种结构，决定了其具有优良的物理和化学性质。[思考与交流] 请根据sio2的存在和应用思考: 二氧化硅具有哪些物理性质？化学稳定性如何?你的根据是什么？sio2的这些性质是由什么决定的？ [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] [板书]b、与碱性氧化物反应

sio2＋2naoh＝na2sio3＋h2o [师]正是因为其能与naoh发生反应，所以其瓶塞使用的是橡胶塞。

[思考]碳酸的制取，使用的是强酸制弱酸的方法，那么硅酸是不是也可以使用同样的方法获得呢？

[学生活动]观察、思考

[总结、归纳、板书]

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

[师]硅酸凝胶经干燥脱水后的到多空的硅酸干凝胶，称为“硅胶”。硅胶多空，吸附水的能力强，常用作实验室和袋装食品、瓶装药品的干燥剂，也可以作催化剂的载体。[课堂练习]

1、下列各组物质有关性质关系的比较，正确的是（）a、纯碱溶液 b、盐酸

[总结]本节课我们主要学习了二氧化硅的存在、用途、性质和硅酸的制取、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＋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 教学反思：

教学过程:(第二课时)[复习引入] 上节课我们学习了二氧化硅的性质和用途和硅酸的制取用途。

对照它们之间的转化关系，写出相应的方程式。[学生活动]书写相关的化学方程式。

[创设情境]在农田的施肥中，如何才能使，k＋更大程度的吸收呢？联系胶体的性质进行思考。

[学生活动]阅读p77，科学视野。

[师]硅酸盐岩石长期在水和大气中二氧化碳侵蚀下，风化为黏土，并且形成土壤胶体。土壤胶体带负电，与，k＋等营养离子相结合，使土壤具有保肥作用。

土壤、岩石中都含有大量硅酸盐，硅酸盐在自然界中分布极广，其结构复杂，大多数不溶于水，化学性质稳定。[展示]na2sio3溶液

[师]sio2与naoh反应生成的na2sio3就一种最简单的硅酸盐，其能够溶于水，水溶液俗称为水玻璃，是制备硅胶和木材防火剂的主要原料。

[实验4-2]取两个滤纸片，分别浸在水和水玻璃中，取出，放在酒精灯外焰上。[学生活动]观察、填表。

放入蒸馏水放入na2sio3饱和溶液 现象 结论

[师]浸泡在na2sio3饱和溶液的滤纸不能燃烧，所以其可以作木材的防火剂。[师]看图4-8 应用广泛的硅酸盐产品

[学生活动]阅读课本p78-79内容，填写下表 [板书] 原料生产设备主要成分 水泥 玻璃 陶瓷

[师]以上我们介绍的是传统的无机非金属材料，现在非金属材料发展迅速，出现了许多具有特殊功能的材料。

[学生活动]阅读课本p79，单质硅，完成下列问题。

[板书](1)硅单质的存在形式：有__________和 ________两种。(2)物理性质：________________________________________。(3)化学性质：常温下___________。

(4)硅的用途：高纯硅是良好的_______材料,于制造集成电路、太阳能电池等。[师]指导学生完成，并介绍相关内容 [课堂练习]

1、熔融烧碱应选用的器皿是（）a.石英坩埚 b.普通玻璃坩埚

2、生产水泥、普通玻璃都要用到的主要原料是（）a.黏土 b.石灰石

3、下列所列各物质的用途中，不正确的是

a．石英砂：制玻璃、制单晶硅 b．硅胶：干燥剂、吸附剂、催化剂载体

[总结]这节课我们主要学习了硅酸盐和单质硅的相关知识。需要重点掌握传统的无机非金属材料水泥、玻璃、陶瓷的原料，生产过程和主要成分，以及硅做半导体的特性的用途。板书设计：

3、硅酸盐

原料生产设备主要成分 水泥 玻璃 陶瓷

4、硅单质

(1)硅单质的存在形式：有__________和 ________两种。(2)物理性质：________________________________________。(3)化学性质：常温下___________。

(4)硅的用途：高纯硅是良好的_______材料,于制造集成电路、太阳能电池等。

第三篇：论证会策划书-硅

“高原国际万吨级高纯多晶硅材料生产基地建设项目论证会”

策 划 书

（草稿）

一、项目论证会的宗旨

紧紧围绕《高原国际万吨级高纯多晶硅材料生产基地建设项目建议书》，深入研究和论证万吨级高纯硅材料生产基地建设的可行性，实施方案、项目重点、技术难点以及攻克方案等有关问题，目的在于完成《高原国际万吨级高纯多晶硅材料生产基地建设项目可行性研究报告》，全面提高项目决策的科学性和合理性，为日后实施该项目奠定坚实的基础。

二、项目论证会的主题

（一）审议《高原国际万吨级高纯多晶硅材料生产基地建设项目建议书》，并提出修改意见；

（二）对《高原国际万吨级高纯多晶硅材料生产基地建设项目可行性研究报

告》的编制提出建议和意见；

（三）对在我国建设万吨级多晶硅生产基地提出自己的看法和意见；

（四）我国建设万吨级多晶硅生产企业可能遇到的困难和问题；

（五）具有国际先进水平的现代化多晶硅工业的技术路线、技术难点、攻克

方案。

（六）我国如何才能走出一条具有自主知识产权的多晶硅发展之路？

三、项目论证会的成果

（一）将项目论证会中重要的观点和建议写入《高原国际万吨级高纯多晶硅材料生产基地建设项目可行性研究报告》中，并将项目建议书递交给国家决策部门；

（二）以项目论证会中重要的观点和建议整理成会议纪要或者内参的形式，递交国家有关决策部门。

四、项目论证会主办单位

高原国际能源开发有限公司

高原国际能源开发有限公司太阳能研究院

五、项目论证会会议召开的时间和地点

（一）会议召开的时间：2006年5月20日——5月22日

（二）会议召开的地点：北京九华山庄会议中心

六、拟邀请的领导、专家和企业家名单

（一）决策层

（二）理论界

（三）实业界

七、项目论证会组委会

（一）主任：李玲崔容强

（二）副主任：李本成叶留生刘蕊

（三）项目负责人：刘蕊

（四）会议主持人：崔容强 叶留生（交叉主持）

崔容强教授代表项目组向决策部门领导、专家做《高原国际万吨级高纯多晶硅材料生产基地建设项目可行性研究报告》专题汇报。

（五）成员：马永健杨静刘翔飞

白净张霄飞刘向东

丁海涛汪增群王英娴

八、项目论证会工作分工

（一）综合组（4人）：

组长：马永健

成员：杨静 刘翔飞 白净

职责：

1、负责联系会议召开的场所，做好相关的沟通和协调工作（袁启周和刘蕊负责）；

2、安排好会议期间参会人员的吃住问题（含茶歇）；

3、安排好会场的布置（购买签到簿、背板的制作、台签的制作、鲜花的购置、灯光和音响的调试等），维持会场的纪律和进程；

4、组织全场的摄影、录像工作；

5、负责会议礼品的购买（北京奥运会吉祥物福娃）；

6、负责制作会议代表证；

7、负责统一采购会议所需的各项物资；

8、负责向参会人员发放参会补助以及其他各项费用；

9、负责会议中发生的突发事项。

（二）会务组（4人）：

组长：叶留生

成员：刘向东 丁海涛 张霄飞

职责：

1、邀请各位领导和专家参会，并向他们及时通报会议相关的信息；

2、负责好参会人员的车辆调度和机票或者火车票预定等；

3、负责参会人员的迎来送往工作；

4、负责参会人员的签到工作并呈送资料袋。

（三）文件组（2人）：

组长：汪增群

成员：王英娴

1、起草李总的欢迎致辞和总结致辞；

2、起草邀请函和会议进程手册；

3、准备向参会人员呈送的资料袋（含会议议程、项目建议书、纸、笔以及礼品等）；

4、联系速记工作；

5、起草会议纪要。

第四篇：硅和二氧化硅教案

●教学目标

1.使学生了解硅的结构特点、性质、用途、存在及制备方法。2.使学生了解二氧化硅的存在、性质和用途。3.培养学生对知识归纳、总结和探究的能力。●教学重点

硅和二氧化硅的化学性质 ●教学难点

培养学生对知识的归纳、总结和探究的能力 ●课时安排 一课时 ●教学方法

引导、探究、对比、练习●教学用具 投影仪

两条干燥的布条或线绳（其中一条在硅酸钠溶液中预先浸过）、酒精灯、火柴 ●教学过程

［引言］请大家看课本彩图中的硅单质照片。

［师］别看它看起来灰溜溜，它自己及它的化合物的作用却是大得很。大到高科技领域，小到我们的周围，到处都有硅及其化合物的踪影。当今电子工业的飞速发展，更是与人们对硅的性质的认识息息相关。本节课，我们就来学习硅及其化合物的有关知识。［板书］第二节 硅和二氧化硅

［过渡］首先，我们来认识一下元素含量居于自然界第二的硅单质的性质。［板书］

一、硅（si）

［师］请大家阅读课本p145的第一、二自然段，总结出硅的存在形态、结构特点、物理性质等方面的内容。［学生阅读］

［问］硅元素以什么形态存在于自然界？硅元素主要存在于什么物质里？

［生］硅以化合态存在于自然界，硅元素主要存在于地壳的各种矿物和岩石里。［问］硅有几种同素异形体？分别是什么？ ［生］硅有晶体硅和无定形硅两种同素异形体。［问］为什么晶体硅的熔沸点高、硬度大？ ［生］因为它的结构类似于金刚石。［问］硅的导电性怎样？

［生］介于金属与非金属之间，是半导体。［师］很好。以上内容我们可总结如下：

［板书］以化合态存在于自然界，有两种同素异形体。（1）物理性质：熔、沸点高，硬度大，半导体。

［过渡］那么，硅单质的化学性质又有哪些？其与同主族的碳相比，是否一样？下面，我们就来学习这个问题。［板书］（2）化学性质

［师］请大家根据初中所学知识回答，碳单质有哪些化学性质？

［生］碳单质在常温下性质稳定，高温时可与氧气等活泼非金属反应。在化学反应中常做还原剂。

［师］回答得很好。那么，硅的性质是否也如此呢？请大家阅读课本p146第一自然段进行总结。

［学生阅读后回答］

常温下，硅的化学性质不活泼，除氟气、氢氟酸和强碱外，硅不跟其他物质，如氧气、氯气、硝酸、硫酸等起反应。加热时，能跟一些非金属反应，如它能和氧气反应生成二氧化硅。［师］对。我们可把上述硅单质的化学性质归纳如下： ［讲解并板书］常温下性质稳定

si+2f2====sif4 si+4hf====sif4+2h2↑

si+2naoh+h2o====na2sio3+2h2↑ si+o2 sio2 ［过渡］物质的用途由其性质决定，硅的这些性质决定了硅什么样的用途呢？请大家阅读课本p146第二自然段和课本p147选学内容“硅的用途”。［板书］（3）硅的用途

［学生阅读后回答］可以用来制集成电路、晶体管、硅整流器、太阳能电池，还可以用来制造变压器铁芯及耐酸设备等。

［师］回答得很好。不过，大家需要知道的是，电子工业上所用的硅，都是纯度很高的硅，而由我们刚才所学知识知道，自然界没有单质硅存在。那么，我们怎样制取硅呢？请大家看课本后回答。［板书］（4）硅的制法

［学生看书后回答］我们使用的硅，都是从硅的化合物中提取的。工业上用碳和二氧化硅在高温下反应制取硅。

［师］注意！上述反应中的产物是一氧化碳，而不是二氧化碳。另外，通过上述反应所制得的硅只是粗硅，用做半导体材料时，还需将其提纯。

［过渡］硅在常温下性质稳定，但在受热条件下可与氧气反应生成二氧化硅。接下来，我们来学习硅的最高价氧化物——二氧化硅的性质。［板书］

二、二氧化硅（sio2）［问］二氧化硅与二氧化碳都是第ⅳa族元素形成的最高价氧化物，它们的性质是否相同呢？请大家回忆我们初中学过的二氧化碳的性质，并从物理性质和化学性质两方面回答。

［生］二氧化碳的物理性质是：常温常压下是无色无味的气体，能溶于水，密度比空气大。化学性质是：本身不燃烧，一般情况下也不支持燃烧，能与水反应生成碳酸，能与碱反应，是酸性氧化物。

［师］大家回答得很流利。请问，有没有固体的二氧化碳？ ［生］有！固体的二氧化碳叫干冰。［师］干冰可以用来人工降雨，为什么？ ［生］因为干冰有易升华的性质。

［师］那么，二氧化碳所具有的物理性质二氧化硅是否具有呢？请大家看课本有关内容，比较二氧化碳与二氧化硅的物理性质。［板书］（1）物理性质

［学生看书后回答］二氧化硅与二氧化碳的物理性质差别很大，它是一种坚硬难熔的固体，不溶于水。

［板书］坚硬难溶的固体，不溶于水。

［过渡］二氧化硅的化学性质与二氧化碳相比，是不是也有这么大的差异呢？请大家阅读课本有关内容，并填写下表。［板书］（2）化学性质 与水反应 与酸反应 与碱反应

与碱性氧化物反应 与碳反应

［找一个同学把答案填写在胶片上，不足部分由教师和学生共同补充］ 注：［上表答案］

sio2+4hf====sif4↑+2h2o不反应

［师］从上表可以看出，二氧化硅能与碱反应生成相应的盐和水，是一种酸性氧化物，它不能溶于水得到相应的酸——硅酸。

酸性氧化物一般不与酸发生化学反应，而二氧化硅却能与氢氟酸发生反应，这也是工业上用氢氟酸雕刻玻璃的反应原理。以上两点，属二氧化硅的特性。由此，我们可总结出二氧化硅的主要化学性质为：

［讲解并板书］不溶于水的酸性氧化物，能与氢氟酸反应。

［问题探究］为什么实验室中盛放碱液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞。

［生］因为玻璃中含有sio2，sio2是酸性氧化物，能和碱起反应，容易使玻璃瓶塞和瓶颈粘在一起而不能打开。［师］很正确。

［过渡］二氧化硅广泛存在于自然界中，与其他矿物共同构成了岩石，天然二氧化硅也叫硅石。砂子的主要成分就是二氧化硅，石英的主要成分也是二氧化硅，水晶是纯度较高的二氧化硅。请大家看课本有关内容，了解它们的用途。并总结出来。［板书］（3）用途

［学生看书后回答］二氧化硅可用来做光导纤维；石英可用来做石英钟、石英表，耐高温的石英玻璃；水晶可以用来制造电子工业中的重要部件、光学仪器、工艺品、眼镜片等，含有有色杂质的石英，还可用于制造精密仪器轴承，耐磨器皿和装饰品等。［师］大家回答得很全面。

［师］确实，二氧化硅在日常生活、生产和科研等方面有着重要的用途，但有时也会对人体造成危害，使人患硅肺病，请大家阅读课本p148“二氧化硅粉尘的危害”的内容。［学生阅读后］

［师］希望大家努力学习，并能在将来发明和创造一些新的技术，新的设备以控制空气中粉尘的含量，从而为人类的健康和生存环境做出贡献。

［过渡］刚才我们提到二氧化硅不能溶于水得到相应的酸——硅酸。那么，硅酸是怎样的一种酸？它怎样制得呢？下面我们就来学习这个问题。［板书］

三、硅酸（h2sio3）

［师］从上一节我们比较同主族元素的性质知道，硅酸是一种比碳酸还要弱的酸，它不溶于水，不能使指示剂变色，是一种白色粉末状的固体。［板书］不溶于水，酸性比碳酸弱。

［师］硅酸可通过可溶性硅酸盐与酸反应得到，如：

［讲解］生成的h4sio4叫原硅酸，是一种白色胶状物质，不溶于水，在干燥的空气中易失水变成硅酸。硅酸在加热条件下会进一步失水得到二氧化硅。［板书］ h4sio4====h2sio3+h2o h2sio3 sio2+h2o ［过渡］刚才我们提到的硅酸钠，是一种可溶性的硅酸盐，而其他硅酸盐多数是不溶于水的。硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分，自然界中存在的各种天然硅酸盐矿物，约占地壳质量的5%。

［板书］

四、硅酸盐

［师］请大家看以下实验。［演示实验］取两根一样的干燥布条（其中一根在硅酸钠溶液中浸过）在火焰上燃烧。［问］两根布条燃烧的情况一样吗？现象有何不同？ ［生］不一样。一根很容易燃烧，一根不燃。

［师］是什么原因造成了这样的差别呢？答案在这里！［板书］硅酸钠（na2sio3）［讲解］不燃的布条是由于我预先在硅酸钠溶液中浸泡并晒干的。这也是硅酸钠的用途之一。硅酸钠的水溶液俗名“水玻璃”，其用途很广，建筑工业及造纸工业用它做粘合剂。

木材或织物用水玻璃浸泡过后既防腐又不易着火。浸过水玻璃的鲜蛋可以长期保存。水玻璃还用作软水剂，洗涤剂和制肥皂的填料。它也是制硅胶和分子筛的原料。

硅酸盐的种类很多，结构也很复杂，通常可用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示其组成。书写时，应把金属元素的氧化物写在前面，若有多种金属元素，按活泼性依次减弱的顺序写出其氧化物，然后写sio2，最后写h2o，且各氧化物之间要用“•”隔开。如： ［板书并讲解］ na2sio3 na2o•sio2 al2（si2o5）（oh）4 al2o3•2sio2•2h2o ［师］粘土的主要成分也是硅酸盐，是制造陶瓷器的主要原料。［投影练习］阅读下文，完成1~3题。

1.假设根据每步反应建立一个生产车间，该高纯硅厂家需要几个车间 a.3个 b.4个

2.生产原理中没有涉及到的反应是 a.置换反应 b.复分解反应

3.该厂家不采用石英与焦炭直接制高纯硅的主要原因是 4.al2o3•2sio2•2h2o是 a.混合物b.硅酸盐 解析：硅酸盐的种类繁多，结构复杂，人们通常用金属氧化物和二氧化硅的形式来表示组成，如na2sio3改写成na2o•sio2。解此类题时，先把题目所给氧化物反写过来则为al2（si2o5）•（oh）4，为高岭石，即为硅酸盐，不是混合物，也不是两种氧化物的水化物，更不是铝酸盐。答案：b ●板书设计

第三节 硅和二氧化硅

一、硅（si）

以化合态存在于自然界；有两种同素异形体。（1）物理性质：熔沸点高、硬度大、半导体。（2）化学性质 常温下性质稳定

si+o2 sio2（3）硅的用途（4）硅的制法 二、二氧化硅（sio2）

（1）物理性质：坚硬难溶的固体，不溶于水。

（2）化学性质：不溶于水的酸性氧化物，能与氢氟酸反应。（3）用途

三、硅酸（h2sio3）不溶于水，酸性比碳酸弱

h4sio4====h2sio3+h2o h2sio3 sio2+h2o

四、硅酸盐

硅酸钠（na2sio3）na2o•sio2 al2（si2o5）（oh）4 al2o3•2sio2•2h2o ●教学说明

本节课采用了学生自学、教师引导归纳，并同已学知识相比较的教学方法，目的是为了让学生更多地参与教学，并在学习的过程中培养学生对知识的归纳、总结和探究的能力。由于在初中已学过有关碳及其化合物的知识，采用对比的学习方法，可以使学生温故而知新。学生在了解sio2的用途时，教师同时引导他们了解sio2粉尘的危害。这可以培养学生在以后的实践中能辩证地看问题。

本课时增加了一个有关水玻璃的实验。一是引起学生学习的兴趣；再就是学生会印象深刻；更重要的是消除学生对陈述性知识的乏味感，也希望能对后面硅酸盐工业的介绍，做一个很好的引子。

另外，如果授课时间允许，最好能专用一个课时来学习和整理碳及其化合物的有关知识，以使碳族元素的知识更加丰富和条理化。

［注］碳及其化合物的有关知识可参考备课资料的知识补充部分。

第五篇：高一化学硅教案

高一化学硅教案

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高一化学必修1学案设计

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

学习目标：

．记住硅元素的原子结构特点和存在形式。

２．记住Sio2的存在形态，掌握其化学性质。

３．记住硅酸的组成和性质，了解硅胶的形成和用途。

知识梳理：

一、硅的存在与结构

．

硅的存在

（1）含量：硅在地壳中的含量仅次于。

（2）存在：

硅是一种

元素，在自然界中只存在 态，主要以

及 的形式存在。

2．硅的原子结构

原子结构示意图为：c：

Si：

最外层均有

个电子，其原子既

失电子也

得到电子，化合物中一般显

价。二、二氧化硅和硅酸

．二氧化硅（Sio2）

（1）Sio2的存在 存在形态有

形和

形两大类，石英、玛瑙、沙子的主要成分是。

（2）Sio2的物理性质

熔点

，硬度

，导电，溶于水。

（3）Sio2的化学性质

①不与水、一般的酸反应。

②酸性氧化物的通性。

与cao反应的化学方程式为：

；

与强碱NaoH溶液反应的化学方程式为：。

思考：实验室盛装NaoH溶液的试剂瓶用橡皮塞而为什么不用玻璃塞？（提示：玻璃中含有Sio2）

③特性

与氢氟酸（HF）反应，化学方程式为：。

（5）用途

①

是基本的建筑材料。

②纯净的Sio2是现代光学及光纤制品的基本原料，可以制作。

③实验室中使用的。

④

和

制作饰物和工艺品。

2．硅酸

（1）硅酸的性质

硅酸是一种很弱的酸，酸性比碳酸。

向Na2Sio3溶液中通人co2，反应的化学方程式为：

课下作业：

．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。下列关于硅的说法中错误的是（）

A．自然界硅的贮量丰富

B．自然界中存在大量的单质硅

c．高纯度的硅被用于制作计算机芯片

D．光导纤维的主要成分是Si

2．下列说法正确的是（）

A．二氧化硅溶于水显酸性

B．二氧化碳通入硅酸钠溶液中可得硅酸

c．已知高温时有所以硅酸的酸性比碳酸强

D．因为二氧化硅属于酸性氧化物，所以不溶于任何酸

3．能证明碳酸比硅酸酸性强的实验事实是（）。

A．co2是气体，Sio2是固体

B．高温下能发生反应

c．co2溶于水生成碳酸，而Sio2却不溶于水

D．co2通入Na2Sio3溶液中有胶状沉淀生成

4．赏心悦目的雕花玻璃是用下列物质中的一种对玻璃进行刻蚀而制成的。这种物质是（）

A．盐酸

B．氢氟酸

c．烧碱

D．纯碱

5．空气中久置而不会变质的是（）

A．烧碱

B．过氧化钠

c．二氧化硅

D．硅

6．下列物质间转化必须加入还原剂才能实现的是

（）

A．Sio2→Na2Sio3

B．Si→Na2Sio3

c．Si→SiF4

D．Sio2→Si