4-1-1 无机非金属材料的主角--硅

教学

目标 （一）知识与能力：了解硅在自然界中的含量、存在、用途。了解二氧化硅的物理性质，掌握二氧化硅的化学性质。了解硅的基本性质。

（二）过程与方法： 自主学习，培养学生自学能力。 活动探究，通过硅与碳、二氧化硅与二氧化碳的比较，培养学生的归纳能力、比较能力

（三）态度情感价值观：培养学生学习元素化合物的正确方法：结构决定性质、性质决定用途。通过对硅及其用途的学习使学生热爱自然、热爱化学。 教学重、

难点 教学重点： 二氧化硅的性质

教学难点： 硅酸的性质 教学

过程

预习探究（学生用）

1.二氧化硅：（1）物理性质：不溶于水的固体，熔、沸点高，硬度大 ；（2）化学性质：①与氢氟酸反应：SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O ；

② 与碱性氧化物(如CaO)反应：SiO2+CaOCaSiO3 ； ③与强碱反应(如NaOH)反应：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O

（3）用途： 用于制取光导纤维、玻璃、陶瓷等

2.硅酸：（1）物理性质：不溶于水，酸性比碳酸弱；（2）制备：Na2SiO3+2HCl=H2SiO3↓+2NaCl；（3）用途：干燥剂、催化剂载体

互动课堂

（一）情景激思（教师用）

【新课引入】在美国有一个规模宏大的新兴高科技工业园区，那就是家喻户晓的硅谷。它是美国电子技术研究中心和计算机和半导体工业生产的重要基地。电子工业能得到蓬勃发展，硅元素在信息材料中的开发与应用起着举足轻重的作用，今天我们就一起来探讨非金属材料的主角--硅。

【教师强调】本节课的课标是：掌握二氧化硅的性质。

【过渡】请同学们展示你们收集的有关资料。

【板书】第一节 无机非金属材料的主角--硅

（二）合作探究（师生共用）

【学生活动】学生阅读课本P74页前两段。

【教师总结】硅在地壳中的含量占第二位，仅次于氧。既不易失去电子又不易得到电子，主要形成四价的化合物。从初中的学习我们知道碳的化学性质很稳定，能以多种碳的单质存在于自然界中。

【问题1】试根据"结构--性质--用途"，请思考：单质硅有什么结构特点？请画出硅和碳的原子结构示意图。

【学生思考并回答】：

【教师总结】

【讲述】碳和硅一样，其原子既不易失去也不易得到电子，主要形成四价的化合物。

【问题2】回忆碳在自然界存在形态，联想硅的存在，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？

【学生思考并回答】

【教师总结】硅是一种亲氧元素，在氧化气氛包围的地球上，硅主要以熔点很高的二氧化硅及硅酸盐为主要存在形式。因此硅是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。

【板书】一、二氧化硅

【教师活动】多媒体展示二氧化硅在自然界中的不同存在形式，引入二氧化硅的存在和应用。

【学生活动】阅读课本P74-75页科学视野。

【教师活动】展示二氧化硅的晶体结构。

【学生活动】（填空）

①SiO2是硅的最重要的化合物，其存在形式有结晶形和无定形两大类，统称硅石。石英晶体是结晶的二氧化硅，其中无色透明的晶体叫水晶，具有彩色环带状或层状的称为玛瑙。沙子中含有小粒的石英晶体。

②SiO2晶体有多种晶型，其基本结构单元如图所示：

该结构具有四面体结构，每个Si周围有4个O，而每个O跟2个Si相结合，所以SiO2是由Si和O按原子个数比

为1∶2所组成的立体网状结构的晶体。

【问题3】根据二氧化硅的存在和应用，二氧化硅具有什么物理性质？尝试与二氧化碳作比较？

【板书】1.二氧化硅的性质和用途

【学生活动】1.根据已有知识填写下列关于CO2和SiO2的对比表。

二氧化碳 二氧化硅 存在 空气 岩石中，石英、沙子和硅藻土都含有SiO2 物理性质 熔、沸点低，常温下是气体，微溶于水 硬度大，熔点高的固体，不溶于水 【教师总结】二氧化硅是坚硬、难溶的固体。

【问题4】思考二氧化硅与二氧化碳的性质比较，并举例写出二氧化碳作为酸性氧化物能发生反应的化学方程式。

【学生思考并书写】

【引入】根据二氧化碳的性质，你能知道二氧化硅的化学性质吗？

【板书】2.二氧化硅的化学性质

【过渡】1. 玻璃很硬，玻璃中主要成分之一是二氧化硅，（展示量筒）量筒上的刻度是如何刻出来的？

2. 实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸(HF)? 3.实验室盛放NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞,你知道是为什么吗?

【教师活动】展示被氢氟酸腐蚀的玻片

【学生思考并回答】

【教师总结】不溶于水的酸性氧化物，能与氢氟酸反应，能与碱性氧化物反应，与强碱也能反应生成盐和水。

　　　SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O SiO2+CaO CaSiO3

【自主练习】根据已有知识填写下列关于CO2和SiO2的对比表（写出有关反应的化学方程式）。

二氧化碳 二氧化硅 化

学

性

质 与水反应 CO2+H2O H2CO3 不反应 与酸反应 不反应 SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O 与NaOH反应 CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O

【学生思考并回答】

【教师总结】不能，SiO2不溶于水，所以硅酸只能通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制得。

【板书】二、硅酸

【教师活动】演示实验4-1：要求根据现象记录，观察硅酸溶胶→硅酸凝胶，展示常用的硅胶的图片，袋装食品、瓶装药品的干燥剂-硅胶。

【学生活动】注意观察实验现象，回答下列有关实验4-1的问题

现象 在饱和Na2SiO3溶液中，滴加酚酞溶液呈红色。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完全褪色。 结论 在饱和Na2SiO3溶液中，滴加稀盐酸，生成硅酸凝胶。 方程式 Na2SiO3+2HCl=H2SiO3↓+2NaCl；SiO32-+2H+=H2SiO3↓ 【板书】Na2SiO3+2HCl+H2O====H4SiO4↓+2NaCl；Na2SiO3+CO2+2H2O====H4SiO4↓+Na2CO3；H4SiO4====H2SiO3+H2o

【教师总结】归纳整理制备方法：

加适量盐酸或通入足量CO2 干燥脱水

硅酸钠溶液 硅酸溶胶 硅胶

【教师强调】硅酸是一种很弱的酸，其酸性比碳酸还弱，溶解度很小。硅酸容易聚合形成硅酸溶胶,硅酸浓度较大时,则形成软而透明的、胶冻状的硅酸凝胶。硅酸凝胶经干燥脱水就形成硅酸干胶,称为"硅胶"。硅胶常用于作食品等的干燥剂,也可用作催化剂的载体。