高一化學(xué)上冊(cè)必修1《無(wú)機(jī)非金屬材料的主角——硅》教案
教學(xué)準(zhǔn)備
教學(xué)目標(biāo)
1.1 知識(shí)與技能：
1.了解二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)，掌握二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)，了解其用途。
2.對(duì)硅酸的組成、性質(zhì)及制備形成初步的認(rèn) 識(shí)。
3.了解硅酸鹽的組成的表示方法、性質(zhì)及應(yīng)用。
4.理解硅酸鈉的性質(zhì)及應(yīng)用。
1.2過(guò)程與方法
通過(guò)對(duì)二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)及其化學(xué)性質(zhì)的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生空間想象能力和邏輯思維能力。
1.3情感、態(tài)度與價(jià)值觀
感受化學(xué)在生活生產(chǎn)中的重要地位，培養(yǎng)學(xué)生關(guān)注社會(huì)的意識(shí)和責(zé)任感。
教學(xué)重難點(diǎn)
2.1 教學(xué)重點(diǎn)
二氧化硅的性質(zhì)和硅酸的制備;硅單質(zhì)及其化合物的性質(zhì)，硅的制法。
2.2課題難點(diǎn)
二氧化硅和硅的性質(zhì)
教學(xué)工具
教學(xué)課件
教學(xué)過(guò)程
一、新課引入
展示圖片：水晶、瑪瑙、石英坩堝、沙子。你知道組成這些物質(zhì)的成分是什么嗎?
講述：這些物質(zhì)雖然看起來(lái)形態(tài)各異，實(shí)際上它們都含有同一種元素——硅，硅在地殼中的含量?jī)H次于氧。大到高科技領(lǐng)域，小到我們的周?chē)?，到處都有硅及其化合物的蹤影。?dāng)今電子工業(yè)的飛速發(fā)展，更是與人們對(duì)硅的性質(zhì)的認(rèn)識(shí)息息相關(guān)。本節(jié)課，我們首先來(lái)學(xué)習(xí)二氧化硅及其化合物——硅酸的有關(guān)知識(shí)。
二、新課教學(xué)
板書(shū)：第一節(jié) 硅
過(guò)渡：首先，我們來(lái)了解一下硅元素的有關(guān)知識(shí)。
學(xué)生閱讀課本第74頁(yè)的第一、二自然段，了解硅在自然界的含量、存在形態(tài)等方面的內(nèi)容。
歸納整理：硅以化合態(tài)存在于自然界，硅元素主要以氧化物和硅酸鹽的形式存在于地殼的各種礦物和巖石里。
過(guò)渡：我們先來(lái)學(xué)習(xí)硅的氧化物——二氧化硅的性質(zhì)。
(一)二氧化硅和硅酸
1.二氧化硅
學(xué)與練：寫(xiě)出C和Si的原子結(jié)構(gòu)示意圖，根據(jù)最外層電子數(shù)，推測(cè)CO2 和SiO2的性質(zhì)是否相同?
歸納整理：C和Si的最外層都有4個(gè)電子，CO2 和SiO2分別是二者的最高價(jià)氧化物，它們的性質(zhì)應(yīng)該相似但又不完全相同。
思考與交流：請(qǐng)同學(xué)們回憶我們初中學(xué)過(guò)的二氧化碳的性質(zhì)，并從物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)兩方面回答。
學(xué)生思考交流回答，教師補(bǔ)充。
歸納整理：
①二氧化碳的物理性質(zhì)：常溫常壓下是無(wú)色無(wú)味的氣體、能溶于水、密度比空氣大。
②二氧化碳的化學(xué)性質(zhì)：
CO2+H2O=H2CO3
CO2+Na2ONa2CO3
CO2+CaOCaCO3
CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O
CO2能與堿反應(yīng)生成鹽和水，是酸性氧化物。
過(guò)渡：下面我們來(lái)學(xué)習(xí)二氧化硅的性質(zhì)，并和二氧化碳的性質(zhì)加以比較，看二者是否相同。
學(xué)生閱讀教材第75頁(yè)的內(nèi)容，了解二氧化硅的性質(zhì)及用途。
歸納整理：二氧化硅廣泛存在于自然界中，與其他礦物共同構(gòu)成了巖石，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，水晶是純度較高的二氧化硅。二氧化硅可用來(lái)做光導(dǎo)纖維;石英可用來(lái)做石英鐘、石英表，耐高溫的石英玻璃;水晶可以用來(lái)制造電子工業(yè)中的重要部件、光學(xué)儀器、工藝品、眼鏡片等，含有有色雜質(zhì)的石英，還可用于制造精密儀器軸承，耐磨器皿和裝飾品等。
⑴二氧化硅的物理性質(zhì)：
SiO2是一種堅(jiān)硬難熔的固體，不溶于水。
用途：可用于制作光導(dǎo)纖維、石英坩堝、飾品等。
講解：CO2、SiO2的物理性質(zhì)差別很大，二氧化碳是一種無(wú)色無(wú)味的氣體，二氧化硅是一種堅(jiān)硬難熔的固體。原因是二者的結(jié)構(gòu)不同，相關(guān)知識(shí)我們將在選修教材中學(xué)習(xí)。
過(guò)渡：SiO2與CO2的物理性質(zhì)差別很大，那么它們的化學(xué)性質(zhì)是不是也有這么大的差異呢?請(qǐng)大家閱讀課本第76頁(yè)有關(guān)內(nèi)容，并填寫(xiě)下表。
板書(shū);
⑵二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)
PPT展示：SiO2與CO2化學(xué)性質(zhì)的比較
展示一個(gè)同學(xué)的答案，分析對(duì)比，得出結(jié)論。
歸納整理：CO2、SiO2的化學(xué)性質(zhì)差別不很大，比較相似，都能與堿性氧化物或強(qiáng)堿反應(yīng)生成鹽，都是酸性氧化物。二氧化硅不能溶于水得到相應(yīng)的酸——硅酸。酸性氧化物一般不與酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而二氧化硅卻能與氫氟酸發(fā)生反應(yīng)，這也是工業(yè)上用氫氟酸雕刻玻璃的反應(yīng)原理。以上兩點(diǎn)，屬二氧化硅的特性。
①特性：
a.不溶于水的酸性氧化物。
b.能與氫氟酸反應(yīng)：SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O。
②酸性氧化物
a.與堿反應(yīng)：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O。
b.與堿性氧化物反應(yīng)：SiO2+CaO?CaSiO3。
思考與交流：
(1)為什么實(shí)驗(yàn)室中盛放堿液的試劑瓶用橡皮塞而不用玻璃塞?
(2)實(shí)驗(yàn)室為什么不用玻璃瓶盛裝氫氟酸?
(3)某同學(xué)根據(jù)SiO2既可與堿反應(yīng)，也能與氫氟酸反應(yīng)，推斷SiO2為兩性氧化物。是否正確?
學(xué)生思考交流回答，教師補(bǔ)充。
歸納整理：
(1)因?yàn)椴Ａе泻蠸iO2，SiO2是酸性氧化物，能和堿反應(yīng)生成Na2SiO3，而Na2SiO3具有粘合性，容易使玻璃瓶塞和瓶頸粘在一起而不能打開(kāi)。
(2)因?yàn)椴Ａе泻蠸iO2、SiO2能與氫氟酸反應(yīng)，故不用玻璃瓶，用塑料瓶盛放。
(3)兩性氧化物是指既和酸反應(yīng)，又和堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物，而SiO2與氫氟酸反應(yīng)沒(méi)有生成鹽，故SiO2不是兩性氧化物。
過(guò)渡：二氧化硅不能溶于水得到相應(yīng)的酸——硅酸。那么，硅酸是怎樣的一種酸?它怎樣制得呢?下面我們就來(lái)學(xué)習(xí)這個(gè)問(wèn)題。
2.硅酸(H2SiO3)
學(xué)生閱讀教材第76頁(yè)最后一自然段，了解硅酸的性質(zhì)。
歸納整理并板書(shū)：
⑴物理性質(zhì)
硅酸是一種白色的固體，酸性比碳酸還要弱，它不溶于水。
實(shí)驗(yàn)探究：
學(xué)生分組做教材第76頁(yè)探究實(shí)驗(yàn)4-1，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，填寫(xiě)下表：
討論：實(shí)驗(yàn)室制硅酸的原理。
歸納整理并板書(shū)：
⑵制取原理：
強(qiáng)酸制弱酸——可溶性硅酸鹽與酸反應(yīng)得到
Na2SiO3+2HCl=H2SiO3(膠體)+2NaCl
過(guò)渡：硅酸的酸性比碳酸還要弱，那么根據(jù)強(qiáng)酸制弱酸的原理，推測(cè)向Na2SiO3溶液中通入CO2會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象?寫(xiě)出反應(yīng)方程式。
學(xué)生思考回答。
歸納整理并板書(shū)：
現(xiàn)象：有白色沉淀生成。
化學(xué)方程式：Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3。
講解：先形成硅酸溶膠，濃度較大時(shí)形成硅酸凝膠。硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水后得到多孔的硅酸干凝膠，稱(chēng)為硅膠。硅酸在加熱條件下會(huì)進(jìn)一步失水得到二氧化硅。
板書(shū)：
⑶化學(xué)性質(zhì)：H2SiO3 SiO2+H2O
⑷用途——硅膠，做干燥劑。
鞏固練習(xí)
1.地殼中含量第一和第二的兩種元素所形成的化合物中，不具有的性質(zhì)是( )
A.熔點(diǎn)很高 B.與水反應(yīng)生成對(duì)應(yīng)的酸
C.可與燒堿反應(yīng)生成鹽 D.堅(jiān)硬
2.要除去SiO2中混有的少量CaO雜質(zhì)，最適宜的試劑是( )
A.純堿溶液 B.鹽酸 C.硫酸 D.苛性鈉溶液
3.下列試劑能貯存在磨口玻璃塞的試劑瓶里的是( )
A.HF溶液 B.KOH溶液 C.鹽酸 D.水玻璃
參考答案：B B C
(二)硅酸鹽
閱讀教材第77頁(yè)第一自然段，了解硅酸鹽的組成。
歸納整理并板書(shū)：
1.硅酸鹽：由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱(chēng)。多數(shù)不溶于水，化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定。
講述：硅酸鹽是構(gòu)成地殼巖石的主要成分，自然界中存在的各種天然硅酸鹽礦物，約占地殼質(zhì)量的5%。粘土的主要成分是硅酸鹽。粘土是制造陶瓷器的主要原料。硅酸鹽的種類(lèi)很多，結(jié)構(gòu)也很復(fù)雜，通常可用二氧化硅和金屬氧化物的形式來(lái)表示其組成。書(shū)寫(xiě)時(shí)，應(yīng)把金屬氧化物寫(xiě)在最前面，然后寫(xiě)SiO2，最后寫(xiě)H2O。且各種氧化物之間用“·”隔開(kāi)。
板書(shū)：
硅酸鹽組成的表示方法：
如： Na2SiO3 Na2O·SiO2
Al2(Si2O5)(OH)4 Al2O3·2SiO2·2H2O
過(guò)渡： 硅酸鹽種類(lèi)很多，大多難溶于水，可溶性硅酸鹽最常見(jiàn)的是Na2SiO3，它的水溶液俗稱(chēng)水玻璃，又稱(chēng)泡花堿，是一種無(wú)色粘稠的液體，它有什么用途?
2.硅酸鈉(Na2SiO3)：可溶于水，其水溶液俗稱(chēng)水玻璃。
實(shí)驗(yàn)探究：
學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)教材第77頁(yè)實(shí)驗(yàn)4-2。填寫(xiě)下表：
歸納整理：實(shí)驗(yàn)室里用于制H2SiO3，工業(yè)上可制成硅酸凝膠，處理后就得硅膠。硅膠是一種很好的干燥劑和催化劑載體。食品袋里的通常用硅膠作干燥劑。
投影：硅膠圖片樣品。
板書(shū)：用途：制備硅膠和木材防火劑。
過(guò)渡： Na2SiO3還有哪些用途?請(qǐng)同學(xué)們回憶盛放堿液的試劑瓶能否用玻璃塞?說(shuō)明了什么問(wèn)題?
學(xué)生思考交流回答。
展示：
(1)用玻璃塞塞緊的長(zhǎng)期裝堿液的試劑瓶，拔其瓶塞。
(2)室內(nèi)裝修用過(guò)的盛玻璃膠的塑料瓶，讀出玻璃膠的成分。
歸納整理：
Na2SiO3還可用作粘合劑，用于粘玻璃制品。
閱讀教材第77頁(yè)科學(xué)視野，了解硅酸鹽如何具有保肥能力。
過(guò)渡：我國(guó)是一個(gè)有著悠久歷史的國(guó)家，從古到今，人類(lèi)創(chuàng)造性的生產(chǎn)出了幾類(lèi)硅酸鹽產(chǎn)品——陶瓷、玻璃、水泥等，下面我們通過(guò)錄像和圖片了解硅酸鹽產(chǎn)品的發(fā)展歷史和它們?cè)谌粘Ｉ钪械膽?yīng)用。
播放(1)秦兵馬俑圖片或錄像。
(2)有關(guān)博物館中的古陶器和瓷器介紹的影視資料。
(3)雄偉壯觀的現(xiàn)代建筑。
學(xué)生觀看并發(fā)表他們的感想。
講述：陶瓷是中國(guó)人發(fā)明并最早使用，歐洲人視中國(guó)陶瓷為無(wú)價(jià)之寶，所以歐洲人把瓷器叫做“China”，久而久之 “China”就成了中國(guó)的英文名稱(chēng)。陶瓷在我國(guó)歷史悠久，但目前發(fā)展?fàn)顩r不容樂(lè)觀，還需各位作出不懈努力，宏揚(yáng)民族文化精髓。那么你能否舉出幾例現(xiàn)代社會(huì)中含硅元素的新型無(wú)機(jī)非金屬材料?
學(xué)生閱讀教材第78～79頁(yè)，了解新型無(wú)機(jī)非金屬材料的成分和用途。
展示圖片：超導(dǎo)材料、新型陶瓷、光導(dǎo)纖維等。
講述：能源、材料、信息是文明的三大支柱，而能源問(wèn)題的解決和信息社會(huì)飛速發(fā)展的前提是能源材料、信息材料的突破。硅在現(xiàn)代電子、航空航天、敏感材料、超導(dǎo)材料中起著十分重要的作用。
學(xué)生閱讀教材第79～80頁(yè)，了解硅的存在和用途。
歸納整理：在自然界中無(wú)單質(zhì)形式存在的硅，只有化合態(tài)硅。硅是構(gòu)成礦物和巖石的主要元素。人類(lèi)雖然在一萬(wàn)年前制出了陶器，而人類(lèi)真正認(rèn)識(shí)硅元素是在1823年由瑞典化學(xué)家貝采利烏斯用金屬鉀還原四氟化硅時(shí)獲得單質(zhì)硅的。
展示圖片：?jiǎn)尉Ч琛?BR> (三)硅單質(zhì)
1.物理性質(zhì)：灰黑色有金屬光澤的固體。熔點(diǎn)高，硬度大。
2.用途：是重要的半導(dǎo)體材料，制造太陽(yáng)能電池，制造硅合金等。
學(xué)與練：寫(xiě)出碳和硅的原子結(jié)構(gòu)示意圖，分析硅的化學(xué)性質(zhì)是否活潑。
解釋?zhuān)汗琛⑻纪瑢佗鬉族元素，最外電子層有4個(gè)電子。所以硅的化學(xué)性質(zhì)與碳相似，常溫下比較穩(wěn)定。
歸納整理：
3.硅的化學(xué)性質(zhì)：常溫下不活潑，除氟氣、氫氟酸和強(qiáng)堿外，一般不與其他物質(zhì)反應(yīng)。加熱條件下，可與氧氣反應(yīng)。
歸納整理：
閱讀補(bǔ)充資料，了解硅的工業(yè)制法。
4.硅的工業(yè)制法：工業(yè)上，用焦炭在電爐中還原SiO2得到含有少量雜質(zhì)的粗硅。
SiO2+2C=Si+2CO↑
粗硅能跟氯氣反應(yīng)得到SiCl4，再用氫氣還原制得純硅
Si(粗)+2Cl2=SiCl4
SiCl4+2H2=Si(純)+4HCl
習(xí)題：
1.下列說(shuō)法中，正確的是( )
A.陶瓷、玻璃、水泥都是硅酸鹽產(chǎn)品
B.水晶、瑪瑙、光纖、硅膠的主要成分都是SiO2
C.SiO2很穩(wěn)定，與所有的酸都不反應(yīng)
D.將石棉(CaMg3Si4O12)化學(xué)式改寫(xiě)成氧化物的形式：3(MgO·CaO)·4SiO2
2.下列不能用磨口玻璃瓶盛放的試劑是( )
A.溴水 B.水玻璃 C.高錳酸鉀 D.硝酸
3.下列表述中，正確的是( )
①人造剛玉熔點(diǎn)很高，可用作高級(jí)耐火材料，主要成分是二氧化硅 ②化學(xué)家采用瑪瑙研缽摩擦固體反應(yīng)物進(jìn)行無(wú)溶劑合成，瑪瑙的主要成分是硅酸鹽 ③提前建成的三峽大壩使用了大量水泥，水泥是硅酸鹽材料 ④夏天到了，游客佩戴由添加氧化亞銅的二氧化硅玻璃制作的變色眼鏡來(lái)保護(hù)眼睛 ⑤太陽(yáng)能電池可采用硅材料制作，其應(yīng)用有利于環(huán)保、節(jié)能
A.①②③ B.②④ C.③④⑤ D.③⑤
參考答案： 1.A 2.B 3.D
本課小結(jié)
1.了解了硅元素在自然界中的存在和含量。
2.學(xué)習(xí)了二氧化硅的存在形式和性質(zhì)，并和CO2進(jìn)行了對(duì)比。
3.學(xué)習(xí)了硅酸的性質(zhì)和用途，并通過(guò)硅酸的制取了解一種重要的化學(xué)反應(yīng)原理——強(qiáng)酸制弱酸。
4.硅酸鹽的定義、表示方法及工業(yè)產(chǎn)品
5.硅酸鈉的性質(zhì)和用途
6.硅單質(zhì)的存在形式、性質(zhì)、工業(yè)制備和用途
板書(shū)設(shè)計(jì)
第一節(jié) 硅
一、二氧化硅和硅酸
1、二氧化硅
(1) 物理性質(zhì):
SiO2是一種堅(jiān)硬難熔的固體，不溶于水
用途：可用于制作光導(dǎo)纖維、石英坩堝、飾品等。
(2)化學(xué)性質(zhì):
①特性:
a.不溶于水的酸性氧化物
b.能與氫氟酸反應(yīng)SiO2+4HF = SiF4↑ +2H2O
②酸性氧化物
a.與堿反應(yīng)SiO2 + 2NaOH= Na2SiO3 + H2O
b.與堿性氧化物反應(yīng)SiO2+CaOCaSiO3
2.硅酸(H2SiO3)
⑴物理性質(zhì)：硅酸是一種白色的固體，酸性比碳酸還要弱，它不溶于水。
⑵制取原理：
強(qiáng)酸制弱酸——可溶性硅酸鹽與酸反應(yīng)得到
Na2SiO3+2HCl=H2SiO3(膠體)+2NaCl
Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3
⑶化學(xué)性質(zhì)：H2SiO3 △ SiO2+H2O
⑷用途——硅膠，做干燥劑。
二、硅酸鹽
1.硅酸鹽組成的表示方法：
(1)化學(xué)式法：
(2)氧化物法：
硅酸鈉(Na2SiO3) Na2O·SiO2 Al2(Si2O5)(OH)4 Al2O3·2SiO2·2H2O
2.硅酸鈉
物理性質(zhì)：白色固體，易溶于水，其水溶液俗稱(chēng)水玻璃，又稱(chēng)泡花堿，是一種無(wú)色粘稠的液體，
用途：制備硅膠、木材防火劑、粘合劑。
3.硅酸鹽工業(yè)產(chǎn)品
三、硅單質(zhì)
1.以化合態(tài)存在于自然界;有兩種同素異形體。
2.物理性質(zhì)：熔沸點(diǎn)高、硬度大、半導(dǎo)體。
3.用途：是重要的半導(dǎo)體材料，制造太陽(yáng)能電池，制造硅合金等。
4.化學(xué)性質(zhì)：常溫下性質(zhì)穩(wěn)定。
作業(yè) 課本P80習(xí)題1-11
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教學(xué)準(zhǔn)備
教學(xué)目標(biāo)
1.1 知識(shí)與技能：
1.了解二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)，掌握二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)，了解其用途。
2.對(duì)硅酸的組成、性質(zhì)及制備形成初步的認(rèn) 識(shí)。
3.了解硅酸鹽的組成的表示方法、性質(zhì)及應(yīng)用。
4.理解硅酸鈉的性質(zhì)及應(yīng)用。
1.2過(guò)程與方法
通過(guò)對(duì)二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)及其化學(xué)性質(zhì)的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生空間想象能力和邏輯思維能力。
1.3情感、態(tài)度與價(jià)值觀
感受化學(xué)在生活生產(chǎn)中的重要地位，培養(yǎng)學(xué)生關(guān)注社會(huì)的意識(shí)和責(zé)任感。
教學(xué)重難點(diǎn)
2.1 教學(xué)重點(diǎn)
二氧化硅的性質(zhì)和硅酸的制備;硅單質(zhì)及其化合物的性質(zhì)，硅的制法。
2.2課題難點(diǎn)
二氧化硅和硅的性質(zhì)
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一、新課引入
展示圖片：水晶、瑪瑙、石英坩堝、沙子。你知道組成這些物質(zhì)的成分是什么嗎?
講述：這些物質(zhì)雖然看起來(lái)形態(tài)各異，實(shí)際上它們都含有同一種元素——硅，硅在地殼中的含量?jī)H次于氧。大到高科技領(lǐng)域，小到我們的周?chē)?，到處都有硅及其化合物的蹤影。?dāng)今電子工業(yè)的飛速發(fā)展，更是與人們對(duì)硅的性質(zhì)的認(rèn)識(shí)息息相關(guān)。本節(jié)課，我們首先來(lái)學(xué)習(xí)二氧化硅及其化合物——硅酸的有關(guān)知識(shí)。
二、新課教學(xué)
板書(shū)：第一節(jié) 硅
過(guò)渡：首先，我們來(lái)了解一下硅元素的有關(guān)知識(shí)。
學(xué)生閱讀課本第74頁(yè)的第一、二自然段，了解硅在自然界的含量、存在形態(tài)等方面的內(nèi)容。
歸納整理：硅以化合態(tài)存在于自然界，硅元素主要以氧化物和硅酸鹽的形式存在于地殼的各種礦物和巖石里。
過(guò)渡：我們先來(lái)學(xué)習(xí)硅的氧化物——二氧化硅的性質(zhì)。
(一)二氧化硅和硅酸
1.二氧化硅
學(xué)與練：寫(xiě)出C和Si的原子結(jié)構(gòu)示意圖，根據(jù)最外層電子數(shù)，推測(cè)CO2 和SiO2的性質(zhì)是否相同?
歸納整理：C和Si的最外層都有4個(gè)電子，CO2 和SiO2分別是二者的最高價(jià)氧化物，它們的性質(zhì)應(yīng)該相似但又不完全相同。
思考與交流：請(qǐng)同學(xué)們回憶我們初中學(xué)過(guò)的二氧化碳的性質(zhì)，并從物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)兩方面回答。
學(xué)生思考交流回答，教師補(bǔ)充。
歸納整理：
①二氧化碳的物理性質(zhì)：常溫常壓下是無(wú)色無(wú)味的氣體、能溶于水、密度比空氣大。
②二氧化碳的化學(xué)性質(zhì)：
CO2+H2O=H2CO3
CO2+Na2ONa2CO3
CO2+CaOCaCO3
CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O
CO2能與堿反應(yīng)生成鹽和水，是酸性氧化物。
過(guò)渡：下面我們來(lái)學(xué)習(xí)二氧化硅的性質(zhì)，并和二氧化碳的性質(zhì)加以比較，看二者是否相同。
學(xué)生閱讀教材第75頁(yè)的內(nèi)容，了解二氧化硅的性質(zhì)及用途。
歸納整理：二氧化硅廣泛存在于自然界中，與其他礦物共同構(gòu)成了巖石，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，水晶是純度較高的二氧化硅。二氧化硅可用來(lái)做光導(dǎo)纖維;石英可用來(lái)做石英鐘、石英表，耐高溫的石英玻璃;水晶可以用來(lái)制造電子工業(yè)中的重要部件、光學(xué)儀器、工藝品、眼鏡片等，含有有色雜質(zhì)的石英，還可用于制造精密儀器軸承，耐磨器皿和裝飾品等。
⑴二氧化硅的物理性質(zhì)：
SiO2是一種堅(jiān)硬難熔的固體，不溶于水。
用途：可用于制作光導(dǎo)纖維、石英坩堝、飾品等。
講解：CO2、SiO2的物理性質(zhì)差別很大，二氧化碳是一種無(wú)色無(wú)味的氣體，二氧化硅是一種堅(jiān)硬難熔的固體。原因是二者的結(jié)構(gòu)不同，相關(guān)知識(shí)我們將在選修教材中學(xué)習(xí)。
過(guò)渡：SiO2與CO2的物理性質(zhì)差別很大，那么它們的化學(xué)性質(zhì)是不是也有這么大的差異呢?請(qǐng)大家閱讀課本第76頁(yè)有關(guān)內(nèi)容，并填寫(xiě)下表。
板書(shū);
⑵二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)
PPT展示：SiO2與CO2化學(xué)性質(zhì)的比較
展示一個(gè)同學(xué)的答案，分析對(duì)比，得出結(jié)論。
歸納整理：CO2、SiO2的化學(xué)性質(zhì)差別不很大，比較相似，都能與堿性氧化物或強(qiáng)堿反應(yīng)生成鹽，都是酸性氧化物。二氧化硅不能溶于水得到相應(yīng)的酸——硅酸。酸性氧化物一般不與酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而二氧化硅卻能與氫氟酸發(fā)生反應(yīng)，這也是工業(yè)上用氫氟酸雕刻玻璃的反應(yīng)原理。以上兩點(diǎn)，屬二氧化硅的特性。
①特性：
a.不溶于水的酸性氧化物。
b.能與氫氟酸反應(yīng)：SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O。
②酸性氧化物
a.與堿反應(yīng)：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O。
b.與堿性氧化物反應(yīng)：SiO2+CaO?CaSiO3。
思考與交流：
(1)為什么實(shí)驗(yàn)室中盛放堿液的試劑瓶用橡皮塞而不用玻璃塞?
(2)實(shí)驗(yàn)室為什么不用玻璃瓶盛裝氫氟酸?
(3)某同學(xué)根據(jù)SiO2既可與堿反應(yīng)，也能與氫氟酸反應(yīng)，推斷SiO2為兩性氧化物。是否正確?
學(xué)生思考交流回答，教師補(bǔ)充。
歸納整理：
(1)因?yàn)椴Ａе泻蠸iO2，SiO2是酸性氧化物，能和堿反應(yīng)生成Na2SiO3，而Na2SiO3具有粘合性，容易使玻璃瓶塞和瓶頸粘在一起而不能打開(kāi)。
(2)因?yàn)椴Ａе泻蠸iO2、SiO2能與氫氟酸反應(yīng)，故不用玻璃瓶，用塑料瓶盛放。
(3)兩性氧化物是指既和酸反應(yīng)，又和堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物，而SiO2與氫氟酸反應(yīng)沒(méi)有生成鹽，故SiO2不是兩性氧化物。
過(guò)渡：二氧化硅不能溶于水得到相應(yīng)的酸——硅酸。那么，硅酸是怎樣的一種酸?它怎樣制得呢?下面我們就來(lái)學(xué)習(xí)這個(gè)問(wèn)題。
2.硅酸(H2SiO3)
學(xué)生閱讀教材第76頁(yè)最后一自然段，了解硅酸的性質(zhì)。
歸納整理并板書(shū)：
⑴物理性質(zhì)
硅酸是一種白色的固體，酸性比碳酸還要弱，它不溶于水。
實(shí)驗(yàn)探究：
學(xué)生分組做教材第76頁(yè)探究實(shí)驗(yàn)4-1，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，填寫(xiě)下表：
討論：實(shí)驗(yàn)室制硅酸的原理。
歸納整理并板書(shū)：
⑵制取原理：
強(qiáng)酸制弱酸——可溶性硅酸鹽與酸反應(yīng)得到
Na2SiO3+2HCl=H2SiO3(膠體)+2NaCl
過(guò)渡：硅酸的酸性比碳酸還要弱，那么根據(jù)強(qiáng)酸制弱酸的原理，推測(cè)向Na2SiO3溶液中通入CO2會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象?寫(xiě)出反應(yīng)方程式。
學(xué)生思考回答。
歸納整理并板書(shū)：
現(xiàn)象：有白色沉淀生成。
化學(xué)方程式：Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3。
講解：先形成硅酸溶膠，濃度較大時(shí)形成硅酸凝膠。硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水后得到多孔的硅酸干凝膠，稱(chēng)為硅膠。硅酸在加熱條件下會(huì)進(jìn)一步失水得到二氧化硅。
板書(shū)：
⑶化學(xué)性質(zhì)：H2SiO3 SiO2+H2O
⑷用途——硅膠，做干燥劑。
鞏固練習(xí)
1.地殼中含量第一和第二的兩種元素所形成的化合物中，不具有的性質(zhì)是( )
A.熔點(diǎn)很高 B.與水反應(yīng)生成對(duì)應(yīng)的酸
C.可與燒堿反應(yīng)生成鹽 D.堅(jiān)硬
2.要除去SiO2中混有的少量CaO雜質(zhì)，最適宜的試劑是( )
A.純堿溶液 B.鹽酸 C.硫酸 D.苛性鈉溶液
3.下列試劑能貯存在磨口玻璃塞的試劑瓶里的是( )
A.HF溶液 B.KOH溶液 C.鹽酸 D.水玻璃
參考答案：B B C
(二)硅酸鹽
閱讀教材第77頁(yè)第一自然段，了解硅酸鹽的組成。
歸納整理并板書(shū)：
1.硅酸鹽：由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱(chēng)。多數(shù)不溶于水，化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定。
講述：硅酸鹽是構(gòu)成地殼巖石的主要成分，自然界中存在的各種天然硅酸鹽礦物，約占地殼質(zhì)量的5%。粘土的主要成分是硅酸鹽。粘土是制造陶瓷器的主要原料。硅酸鹽的種類(lèi)很多，結(jié)構(gòu)也很復(fù)雜，通常可用二氧化硅和金屬氧化物的形式來(lái)表示其組成。書(shū)寫(xiě)時(shí)，應(yīng)把金屬氧化物寫(xiě)在最前面，然后寫(xiě)SiO2，最后寫(xiě)H2O。且各種氧化物之間用“·”隔開(kāi)。
板書(shū)：
硅酸鹽組成的表示方法：
如： Na2SiO3 Na2O·SiO2
Al2(Si2O5)(OH)4 Al2O3·2SiO2·2H2O
過(guò)渡： 硅酸鹽種類(lèi)很多，大多難溶于水，可溶性硅酸鹽最常見(jiàn)的是Na2SiO3，它的水溶液俗稱(chēng)水玻璃，又稱(chēng)泡花堿，是一種無(wú)色粘稠的液體，它有什么用途?
2.硅酸鈉(Na2SiO3)：可溶于水，其水溶液俗稱(chēng)水玻璃。
實(shí)驗(yàn)探究：
學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)教材第77頁(yè)實(shí)驗(yàn)4-2。填寫(xiě)下表：
歸納整理：實(shí)驗(yàn)室里用于制H2SiO3，工業(yè)上可制成硅酸凝膠，處理后就得硅膠。硅膠是一種很好的干燥劑和催化劑載體。食品袋里的通常用硅膠作干燥劑。
投影：硅膠圖片樣品。
板書(shū)：用途：制備硅膠和木材防火劑。
過(guò)渡： Na2SiO3還有哪些用途?請(qǐng)同學(xué)們回憶盛放堿液的試劑瓶能否用玻璃塞?說(shuō)明了什么問(wèn)題?
學(xué)生思考交流回答。
展示：
(1)用玻璃塞塞緊的長(zhǎng)期裝堿液的試劑瓶，拔其瓶塞。
(2)室內(nèi)裝修用過(guò)的盛玻璃膠的塑料瓶，讀出玻璃膠的成分。
歸納整理：
Na2SiO3還可用作粘合劑，用于粘玻璃制品。
閱讀教材第77頁(yè)科學(xué)視野，了解硅酸鹽如何具有保肥能力。
過(guò)渡：我國(guó)是一個(gè)有著悠久歷史的國(guó)家，從古到今，人類(lèi)創(chuàng)造性的生產(chǎn)出了幾類(lèi)硅酸鹽產(chǎn)品——陶瓷、玻璃、水泥等，下面我們通過(guò)錄像和圖片了解硅酸鹽產(chǎn)品的發(fā)展歷史和它們?cè)谌粘Ｉ钪械膽?yīng)用。
播放(1)秦兵馬俑圖片或錄像。
(2)有關(guān)博物館中的古陶器和瓷器介紹的影視資料。
(3)雄偉壯觀的現(xiàn)代建筑。
學(xué)生觀看并發(fā)表他們的感想。
講述：陶瓷是中國(guó)人發(fā)明并最早使用，歐洲人視中國(guó)陶瓷為無(wú)價(jià)之寶，所以歐洲人把瓷器叫做“China”，久而久之 “China”就成了中國(guó)的英文名稱(chēng)。陶瓷在我國(guó)歷史悠久，但目前發(fā)展?fàn)顩r不容樂(lè)觀，還需各位作出不懈努力，宏揚(yáng)民族文化精髓。那么你能否舉出幾例現(xiàn)代社會(huì)中含硅元素的新型無(wú)機(jī)非金屬材料?
學(xué)生閱讀教材第78～79頁(yè)，了解新型無(wú)機(jī)非金屬材料的成分和用途。
展示圖片：超導(dǎo)材料、新型陶瓷、光導(dǎo)纖維等。
講述：能源、材料、信息是文明的三大支柱，而能源問(wèn)題的解決和信息社會(huì)飛速發(fā)展的前提是能源材料、信息材料的突破。硅在現(xiàn)代電子、航空航天、敏感材料、超導(dǎo)材料中起著十分重要的作用。
學(xué)生閱讀教材第79～80頁(yè)，了解硅的存在和用途。
歸納整理：在自然界中無(wú)單質(zhì)形式存在的硅，只有化合態(tài)硅。硅是構(gòu)成礦物和巖石的主要元素。人類(lèi)雖然在一萬(wàn)年前制出了陶器，而人類(lèi)真正認(rèn)識(shí)硅元素是在1823年由瑞典化學(xué)家貝采利烏斯用金屬鉀還原四氟化硅時(shí)獲得單質(zhì)硅的。
展示圖片：?jiǎn)尉Ч琛?BR> (三)硅單質(zhì)
1.物理性質(zhì)：灰黑色有金屬光澤的固體。熔點(diǎn)高，硬度大。
2.用途：是重要的半導(dǎo)體材料，制造太陽(yáng)能電池，制造硅合金等。
學(xué)與練：寫(xiě)出碳和硅的原子結(jié)構(gòu)示意圖，分析硅的化學(xué)性質(zhì)是否活潑。
解釋?zhuān)汗琛⑻纪瑢佗鬉族元素，最外電子層有4個(gè)電子。所以硅的化學(xué)性質(zhì)與碳相似，常溫下比較穩(wěn)定。
歸納整理：
3.硅的化學(xué)性質(zhì)：常溫下不活潑，除氟氣、氫氟酸和強(qiáng)堿外，一般不與其他物質(zhì)反應(yīng)。加熱條件下，可與氧氣反應(yīng)。
歸納整理：
閱讀補(bǔ)充資料，了解硅的工業(yè)制法。
4.硅的工業(yè)制法：工業(yè)上，用焦炭在電爐中還原SiO2得到含有少量雜質(zhì)的粗硅。
SiO2+2C=Si+2CO↑
粗硅能跟氯氣反應(yīng)得到SiCl4，再用氫氣還原制得純硅
Si(粗)+2Cl2=SiCl4
SiCl4+2H2=Si(純)+4HCl
習(xí)題：
1.下列說(shuō)法中，正確的是( )
A.陶瓷、玻璃、水泥都是硅酸鹽產(chǎn)品
B.水晶、瑪瑙、光纖、硅膠的主要成分都是SiO2
C.SiO2很穩(wěn)定，與所有的酸都不反應(yīng)
D.將石棉(CaMg3Si4O12)化學(xué)式改寫(xiě)成氧化物的形式：3(MgO·CaO)·4SiO2
2.下列不能用磨口玻璃瓶盛放的試劑是( )
A.溴水 B.水玻璃 C.高錳酸鉀 D.硝酸
3.下列表述中，正確的是( )
①人造剛玉熔點(diǎn)很高，可用作高級(jí)耐火材料，主要成分是二氧化硅 ②化學(xué)家采用瑪瑙研缽摩擦固體反應(yīng)物進(jìn)行無(wú)溶劑合成，瑪瑙的主要成分是硅酸鹽 ③提前建成的三峽大壩使用了大量水泥，水泥是硅酸鹽材料 ④夏天到了，游客佩戴由添加氧化亞銅的二氧化硅玻璃制作的變色眼鏡來(lái)保護(hù)眼睛 ⑤太陽(yáng)能電池可采用硅材料制作，其應(yīng)用有利于環(huán)保、節(jié)能
A.①②③ B.②④ C.③④⑤ D.③⑤
參考答案： 1.A 2.B 3.D
本課小結(jié)
1.了解了硅元素在自然界中的存在和含量。
2.學(xué)習(xí)了二氧化硅的存在形式和性質(zhì)，并和CO2進(jìn)行了對(duì)比。
3.學(xué)習(xí)了硅酸的性質(zhì)和用途，并通過(guò)硅酸的制取了解一種重要的化學(xué)反應(yīng)原理——強(qiáng)酸制弱酸。
4.硅酸鹽的定義、表示方法及工業(yè)產(chǎn)品
5.硅酸鈉的性質(zhì)和用途
6.硅單質(zhì)的存在形式、性質(zhì)、工業(yè)制備和用途
板書(shū)設(shè)計(jì)
第一節(jié) 硅
一、二氧化硅和硅酸
1、二氧化硅
(1) 物理性質(zhì):
SiO2是一種堅(jiān)硬難熔的固體，不溶于水
用途：可用于制作光導(dǎo)纖維、石英坩堝、飾品等。
(2)化學(xué)性質(zhì):
①特性:
a.不溶于水的酸性氧化物
b.能與氫氟酸反應(yīng)SiO2+4HF = SiF4↑ +2H2O
②酸性氧化物
a.與堿反應(yīng)SiO2 + 2NaOH= Na2SiO3 + H2O
b.與堿性氧化物反應(yīng)SiO2+CaOCaSiO3
2.硅酸(H2SiO3)
⑴物理性質(zhì)：硅酸是一種白色的固體，酸性比碳酸還要弱，它不溶于水。
⑵制取原理：
強(qiáng)酸制弱酸——可溶性硅酸鹽與酸反應(yīng)得到
Na2SiO3+2HCl=H2SiO3(膠體)+2NaCl
Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3
⑶化學(xué)性質(zhì)：H2SiO3 △ SiO2+H2O
⑷用途——硅膠，做干燥劑。
二、硅酸鹽
1.硅酸鹽組成的表示方法：
(1)化學(xué)式法：
(2)氧化物法：
硅酸鈉(Na2SiO3) Na2O·SiO2 Al2(Si2O5)(OH)4 Al2O3·2SiO2·2H2O
2.硅酸鈉
物理性質(zhì)：白色固體，易溶于水，其水溶液俗稱(chēng)水玻璃，又稱(chēng)泡花堿，是一種無(wú)色粘稠的液體，
用途：制備硅膠、木材防火劑、粘合劑。
3.硅酸鹽工業(yè)產(chǎn)品
三、硅單質(zhì)
1.以化合態(tài)存在于自然界;有兩種同素異形體。
2.物理性質(zhì)：熔沸點(diǎn)高、硬度大、半導(dǎo)體。
3.用途：是重要的半導(dǎo)體材料，制造太陽(yáng)能電池，制造硅合金等。
4.化學(xué)性質(zhì)：常溫下性質(zhì)穩(wěn)定。
作業(yè) 課本P80習(xí)題1-11
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