无机非金属材料的主角——硅学案两课时.doc

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）
编写人：张霞 审核人：吴建芳 编号：25
一、学习目标
1．掌握硅的两种重要化合物——二氧化硅及硅酸的主要性质并了解其用途；
2．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）；
二、问题导学
[碳和硅在自然界中的存在形式]

原子结构示意图
原子结构的特点
自然界中的存在形态
碳

硅

小结：（1）两元素的共性：在化学反应中其原子既不易失电子也不易得电子，主要形成共价（四价）化合物。（2）硅是一种亲氧元素，在自然界中它总是与氧相互化合的。
（一）二氧化硅（SiO2）
1.存在:硅在地壳的含量位于第 ；其存在形态有 和 　　 两大类，统称 。
　2.结构：(1)SiO2晶体的基本结构单元呈 形，每个Si原子周围结合 个O，每个O原子跟 个Si相结合，Si与O原子按 的比例组成 的晶体。
　　(2)石英晶体是结晶的 ，石英中无色透明的晶体叫 ，具有彩色环带状或层状的称为 ，沙子中含有小粒的 晶体。
3. 用途：(1)以SiO2为主要成分的沙子仍然是基本的 材料。(2) 是现代光学和光纤制品的基本原料（可制作实验室使用的石英坩埚、信息高速公路的骨架——石英光导纤维等）。
4. (3) 和 制作饰物和工艺品。
4.物理性质：SiO2 溶于水，熔点 ，硬度 。
　5.化学性质
　 (1)不活泼性：常温下，与水不反应，氢氟酸是惟一可以与之反应的酸，化学方程式：
。玻璃中含SiO2，所以可以用 来雕刻玻璃，氢氟酸必须用 瓶盛装。
(2)具有 性氧化物的通性：对比CO2的性质填写SiO2的一些重要性质

二氧化碳
二氧化硅
化学式

物理性质

化
学
性
质
与水反应

与NaOH反应

与CaO反应

特性
不研究

小结：SiO2是一种酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性。SiO2不能与水反应生成相应酸；与碱反应生成盐和水；与碱性氧化物反应生成盐。特性是可与氢氟酸反应生成四氟化硅和水。
讨论：盛NaOH溶液的试剂瓶用橡胶塞而不用玻璃塞的原因：
。
高温
(3)弱氧化性：
2C+SiO2 ==== Si + 2CO↑
【练习】
1.下列物质中,不能用玻璃瓶来盛装的是 ( )
A.烧碱溶液 B.浓硫酸 C.氢氟酸 D.碳酸钠溶液
2.要除去SiO2中混有的少量CaO杂质，最适宜的试剂是（ ）
A.纯碱溶液 B.盐酸 C.硫酸 D.苛性钠溶液
3.下列物质中,主要成分不是SiO2的是（ ）
A.金刚砂 B.玛瑙 C.水晶 D.石英
（二）硅酸
【实验探究】实验4—1
实验操作
实验现象
结论

滴加酚酞试液后溶液呈
色,滴加稀盐酸后溶液变为无色,有
生成。

记忆：Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃。
Na2SiO3溶液呈 性，反应生成了硅酸凝胶（难溶于水）。化学方程式：

1.硅酸的性质
(1)是一种很弱的酸,酸性:H2SiO3 (填“﹥”“﹤”)H2CO3。（如何证明？）
(2)不稳定（比H2CO3稳定）受热易分解为二氧化硅和水： 。
(3)硅酸在水中的溶解度 。
2.硅酸的制备
（1）因SiO2不溶于水也不与水反应，所以不能直接用SiO 2与水反应制备硅酸。
（2）硅酸可通过 制得，所生成的H2SiO3易聚合形成胶体溶液——硅酸溶胶，硅酸浓度较大时，则形成 　　　　 ；硅酸凝胶干燥脱水——硅酸干凝胶，又称为 ，吸附水分能力强，常用作 　　　　　　　 ，也用作　　　　　的载体。
Na2SiO3溶液与盐酸和反应的化学方程式： 　 ；
Na2SiO3溶液与CO2反应的化学方程式： 　　 ；
问题探究：
如何证明硅酸与H2CO3的酸性强弱

当堂检测
1.能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是（ ）
A.CO2溶于水形成碳酸，SiO2难溶于水。
B.CO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀
C.SiO2常温下是固体，CO2常温下是气体
D.氯化氢通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体，通入可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀
2.下列物质的变化，不能通过一步化学反应完成的是（ ）
A.CO2→H2CO3 B.SiO2→Na2SiO3 C.Na2O2→Na2CO3 D.SiO2→H2SiO3
3.A是一种天然透明晶体，B是一种常见的无色无味的气体，可使澄清石灰水变浑浊。A虽不能溶于强酸，但却能溶于氢氟酸，并生成气体C，A和烧碱溶液反应生成D的水溶液，当气体B通入D的水溶液中，能生成白色胶状沉淀E，E加热后重新生成A。
（1）写出化学式A 、B 、C 、D 、E 。
（2）写出有关反应的化学方程式。

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（第二课时）
编写人：张霞 审核人：吴建芳 编号：26
一、学习目标
1．了解硅酸盐的重要用途及组成。
2．了解硅的物理性质和重要用途及在自然界中的含量、存在。
二、问题导学
（一）硅酸盐
1．硅酸盐：硅酸盐是由 组成的化合物的总称，在自然界分布极广。硅酸盐是一类结构复杂的固态物质，大多 于水，化学性质很 。
2．硅酸钠：硅酸钠　　溶于水，俗称　　　 和　泡花碱　。用于制备硅胶和　　　　　　　
等的原料。
【实验探究】实验4—2
取两个小木条或滤纸条，分别放入蒸馏水和Na2SiO3饱和溶液中，使之充分吸湿、浸透，取出稍沥干（不再滴液吧）后，同时分别放置在酒精灯外焰处。观察现象。

放入蒸馏水
放入Na2SiO3饱和溶液
现象

结论

3.硅酸盐组成的表示方法：(1)将硅酸盐中所有元素都写成氧化物。氧化物的书写顺序：相对的活泼金属氧化物●相对不活泼金属氧化物●二氧化硅●水(2)氧化物之间以“●”隔开。(3)在氧化物前面按化学式中的比例添加上系数。
练习：
Na2SiO3 (硅酸钠)表示为 ，CaMg3Si4O12(石棉)表示为 ，
KAlSi3O8(长石)表示为 ，Al2Si2O5(OH)4(粘土) 表示为 。
4.硅酸盐的用途：制造玻璃、水泥、陶瓷等。
5.硅酸盐工业
产品
主要原料
主要设备
反应条件
主要反应或主要成分
主要性质
水泥

水泥回转窑
高温
硅酸三钙：3CaO·SiO2硅酸二钙：2CaO·SiO2铝酸三钙：3CaO·Al2O3
水硬性
玻璃

玻璃窑
高温
Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑
CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑
成分：Na2SiO3 、CaSiO3 、SiO2
硬度高、耐磨损、耐高温、透光性好、较脆。很稳定
陶瓷

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高温

---------

硬度高、耐磨损、耐高温、透光性好、较脆。很稳定
（1）常见的硅酸盐产品――传统无机非金属材料
（2）新型陶瓷——新型无机非金属材料（阅读教材79页）
新型陶瓷：结构陶瓷、超导陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷、生物陶瓷。
（二）硅单质
1.物理性质：硅是良好的　　　　材料。单质硅有 和 两种,结构与金刚石类似，它是带有 光泽的 色固体，熔点 （1410℃），硬度 、有 性。
2.化学性质：硅和碳一样最外层　 　个电子，其原子既 又 电子，常温下化学性质　 　。
3.特性：硅与NaOH的反应： Si + 2NaOH + H2O==Na2SiO3 + 2H2↑
4.硅的制备 结合教材P81第9题
(1)将石英砂（SiO2）和焦碳在电炉中高温反应生成粗硅和一氧化碳，化学方程式为：
　　　　　　　　　　　　　　　　；
(2)粗硅转变为纯硅：①Si(粗)+2Cl2 　　　　②SiCl4+2H2 　　　　　
5.硅的用途：硅是人类将太阳能转换成电能的常用材料。可以制造光电池等等。
【当堂训练】
1.下列物质中属于纯净物的是 (　　)
A.Na2CO3·10H2O　 B.水泥　　　　C.纯净的盐酸　　　D.普通玻璃
2.下列叙述正确的是 (　　)
A．SiO2不属于无机非金属材料 B．金属不能作为结构材料
C．玻璃是一种新型的非金属材料 D．C60也是一种材料
3.有些科学家提出硅是“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．下列关于硅的说法不正确的是 (　　)
A．高纯度的单质硅被广泛用于制作计算机芯片 B．硅可由二氧化硅还原制得
C．常温时硅与水、空气和酸不反应，但能与氢氟酸反应
D．自然界硅元素的贮量丰富，并存在大量的单质硅
4．下列关于碳和硅的叙述中，正确的是 (　　)
A．其氧化物都能与NaOH溶液反应 B．其单质在加热时都能跟O2反应
C．其氧化物都能溶于水生成相应的酸 D．碳和硅两种元素共有两种单质
5．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．①②⑥ B.全部 C．①③④⑤ D．②③⑥
6．下列叙述正确的是 (　　)
①氧化铝是一种比较好的耐火材料，可用来制造耐火坩埚
②氧化铁常用作红色油漆和涂料
③硅酸钠是制备硅胶和木材防火剂的原料
④以纯碱、石灰石、石英为原料可制普通玻璃
⑤石灰石、高岭石、石英和水晶的主要成分都是SiO2
A．①③④⑤ B．②③④⑤
C．①②④⑤ D．①②③④