人教版化學(xué)必修一第四章第一節(jié)《無機(jī)非金屬材料的主角-硅》導(dǎo)學(xué)案

第四章非金屬及其化合物

第1節(jié)無機(jī)非金屬材料的主角一硅(共2課時)

(第1課時)

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.通過閱讀填空、閱讀思索、觀看圖片，初步知道二氧化硅的存在、結(jié)構(gòu)

和用途。

2.通過思索溝通、閱讀書寫、思索爭論、比照探究、爭論歸納，知道二氧化硅的性質(zhì)并

能歸納出酸

性氧化

物的通性，進(jìn)一步提升對新舊學(xué)問比擬歸納的力量。

3.通過分組試驗、思索爭論、拓展探究，知道硅酸的制備原理并初步了解硅膠的制備過

程和用途。

【學(xué)習(xí)重點】二氧化硅的性質(zhì)及硅膠的制備

【溫馨提示】“硅酸制備原理的探究"可能是你學(xué)習(xí)的難點喲

【自主學(xué)習(xí)】

舊知回憶：1.地殼中元素含量，硅排第_2_位，含量占26.3%。

2.二氧化碳具有哪些重要性質(zhì)？

(1)物理性質(zhì)：CO2是一種無色氣體,微溶于水,固態(tài)C02俗稱―

干冰。

(2)化學(xué)性質(zhì)(寫方程式)：

(1)CO2+H2O=H2CO3⑵Ceb+CaO一CaCo3③CCb+NaOH=NaHCo3

新知預(yù)習(xí)：閱讀教材P74?76,按要求完成以下問題：

1.完成下表:

碳硅

-原子結(jié)構(gòu)示意圖-(?j

主要化合價4、0、+2、+40、+4

思索:如何從原子結(jié)構(gòu)的觀點去熟悉比擬碳和硅的化學(xué)性質(zhì)？

2.書寫以下化學(xué)反響方程式：

(1)用氫氟酸刻蝕玻璃SiCh+4HF-SiF4↑+2H2O

(2)在高溫條件下二氧化硅與生石灰作用SiOz+Ca。WZCaSiO3

(3)將二氧化硅溶于氫氧化鈉溶液中Sieb+2NaOH=Na,SiCh+HQ

【同步學(xué)習(xí)】情景導(dǎo)入：通過觀看P74圖41,思索構(gòu)成漂亮地球的地殼成分是什么？構(gòu)成巖

石的主要成分是什么？

一、二氧化硅和硅酸

二氧化硅（）

1.SiO2

活動一：SiCh存在、結(jié)構(gòu)及用途

1.閱讀填空：閱讀教材P74第三段完成以下空格：

硅元素和碳元素在自然界中的存在：硅是一種親氧元素,在自然界中它總是與氧相互

化合的（這一點與碳在自然界中有穩(wěn)定的單質(zhì)存在有所不同）。硅主要以熔點很高的氧

化物及硅酸鹽的形式存在。而碳在地殼中主要形成石灰?guī)r和碳酸鹽等礦

物，碳的氧化物C02通常以分子形式存在大氣中，通過光合作用，其中的碳元素又進(jìn)

入有機(jī)化合物的世界。

2.閱讀填空：閱讀教材P74最終一段和P75其次段，并觀看圖43和圖44完成以下填空:

二氧化硅的存在：（1）SiCh是硅重要的化合物。地球上存在的自然?二氧化硅約占地殼

質(zhì)量的12%,其存在形態(tài)有結(jié)晶形和無定形兩大類,統(tǒng)稱硅石。

（2）石英是結(jié)晶的二氧化硅,具有不同的晶型和顏色。石英中無色透亮?????的晶體

就是通常所說的水晶，具有彩色環(huán)帶狀或?qū)訝畹姆Q為瑪瑙。沙子中含有小S-

0—<

粒的石英晶體。/

3.閱讀思索：閱讀教材P74“科學(xué)視野”思索以下問題：力魄

二氧化硅的空間構(gòu)型是四周體型結(jié)構(gòu)，你能簡潔描述二氧化硅的根本單元

嗎？

硅氧四周體，結(jié)構(gòu)（略）。

4.閱讀填空：閱讀教材P75最終一段，并觀看圖45,完成以下填空：

二氧化硅的用途：以二氧化硅為主要成分的沙子仍是根本的建筑材料，純潔

的二氧化硅是現(xiàn)代光學(xué)及光纖制品的根本原料,用石英、瑪瑙制作的飾

物和工藝品那么為越來越多的人們所寵愛。石英可用來做石英鐘、石英表，耐高溫的石英玻

璃：水晶可以用來制造電子工業(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。

活動二、二氧化硅的性質(zhì)

1.思索溝通：教材P76“思索與溝通”。

2.閱讀書寫：閱讀教材P76Si5的化學(xué)性質(zhì)，書寫以下反響的化學(xué)方程式：

①SiO2+4HF=SiF?↑+2H2O②SiO2+CaO?CaSiO3③SiO2+2NaOH=

Na2SiO3+H2O

3.思索爭論：〔1〕試驗室盛放堿溶液的試劑瓶一般用橡膠塞，而不用玻璃塞？

緣由是一般玻璃中含有二氧化硅，會與堿液發(fā)生反響，導(dǎo)致瓶塞無法翻開。

(2)有人認(rèn)為Siθ2既能和酸又能和堿反響，所以它是一種氧化物。這種說法對嗎？

對，原

是二氧化硅只能與酸中的氫氟酸反響，它是二氧化硅的特性。

4.比照探究：結(jié)合“舊知回憶2”,比擬二氧化硅和和二氧化碳的化學(xué)性質(zhì)有哪些差異？

相同點：均為酸性氧化物，具有酸性氧化物的通行；

不同點：二氧化硅能與氫氟酸反響，而二氧碳不能。高溫可反響反響：SiO2+

Na2CO3^=Na2SiO3+CO2↑

5.爭論歸納：二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物，歸納酸性氧化物的通性。

對應(yīng)練習(xí)1、以下物質(zhì)能與SiO2起反響的是

(C)

①濃H2SO4②出0③鹽酸④HF⑤KC)H溶液⑥氧化鈣

A、①②⑥B、②④C、④⑤⑥D(zhuǎn)、③④⑤⑥

對應(yīng)練習(xí)2、以下試劑的保存方法正確的選項是

(BD)

A.氫氟酸保存在玻璃瓶中B.燒堿溶液放在帶橡皮塞的玻璃瓶中

C.水玻璃放在滴瓶中D.硅膠必需密封保存

2.硅酸(H2SiO3)

活動三、硅酸(H2SiO3)的制備和性質(zhì)探究

1.分組試驗：完成教材P76試驗41,并填寫P77表格。

2.思索爭論：⑴上述制備原理的依據(jù)是什么？由強(qiáng)酸與弱酸鹽反響制取弱酸。

(2)能否用H2CO3制備H2SiO3?可以

CO2+H2O+Na2SiO3=H2SiCM+Na2CO3。

3.拓展探究：往肯定量的飽和硅酸鈉溶液中通入足量的C5,觀看現(xiàn)象并填寫以下表格。

現(xiàn)象產(chǎn)生白色膠狀沉淀

化學(xué)方程式COz+HzO+NaSiC.一H2SiO3l+Na2CO3

結(jié)論硅酸(或原硅酸)是不溶于水的白色膠狀沉淀

4.制備硅膠：C)閱讀教材P76并結(jié)合上述試驗歸納出硅膠的制備過程。

(略)

(2)硅膠的性質(zhì)和用途？

試驗室或袋裝食品、瓶裝藥品的枯燥劑，也可作催化劑載體

對應(yīng)練習(xí)3、能證明碳酸比硅酸酸性強(qiáng)的試驗事實是

,、高溫

(D)

A.CO?是氣體，而SiO?是固體B.高溫下能發(fā)生反響：Na2CO3+SiO2=====Na2SiO3

+CO2t

C.CO2溶于水生成碳酸，而SiOz卻不溶于水D.COz通入NaSiOs溶液中有膠狀沉淀生

成

對應(yīng)練習(xí)4、關(guān)于SiO2和CO2的表達(dá)中，正確的選項是

(B)

A.兩者都是酸性氧化物，故都不跟一切酸反響

B.B.SiOz熔點高、硬度大，CCh熔點低、硬度小

C.Sio2比CO2的相對分子質(zhì)量大，故SiOz的熔點、沸點比CO2高

D.兩者都能與水反響生成對應(yīng)的酸

【反響練習(xí)】1?以下物質(zhì)中主要成分不是二氧化硅的是

(A〕

A.硅膠B.水晶C.瑪瑙D.硅石

2.NaOH、KOH等堿性溶液可以貯存在以下哪種試劑瓶中

(D)

A.具有玻璃塞的細(xì)口瓶B.具有玻璃塞的廣口瓶

C.帶滴管的滴瓶D.具有橡膠塞的細(xì)口瓶

3.以下物質(zhì)中，不能能夠與NaOH溶液反響的是

(B)

A.二氧化碳B.硅酸鈉C.二氧化硅D.氫氧化鋁

4.以下物質(zhì)的變化，不能通過一步化學(xué)反響完成的是

(D)

A.C02÷H2CO3B.SiO2÷Na2SiO3C.Na2O2^Na2CO3D.SiO2÷H2SiO3

，■存在.J制備原理.

《結(jié)構(gòu)

H2SiO3性質(zhì)

【歸納梳理】Siθ25途用途

Γ?理性質(zhì)

性質(zhì)

化學(xué)性質(zhì)

【課后穩(wěn)固】教材作業(yè)：P80?81習(xí)題3、4

提高訓(xùn)練：1.光纖通信70年月后期開展起來的一種新型通信技術(shù)，目前長距離光纖通信

系統(tǒng)已投入使用，光纖通信的光學(xué)纖維是由以下哪種物質(zhì)經(jīng)特別工藝制成的

(B)

A.碳B.石英C.錯D.硅

2.以下說法中，錯誤的選項是

(A)

A.硅酸是不揮發(fā)性酸，它與食鹽反響生成氯化氫B.水玻璃有粘性，所以要存放在

帶橡膠塞的試劑瓶中

C.氫氟酸能和玻璃發(fā)生化學(xué)反響，所以氫氟酸要存放在塑料瓶中

D.燒堿液能腐蝕玻璃并生成硅酸鈉，所以燒堿液要存放在帶橡膠塞的玻璃瓶中

3.下面有關(guān)硅的表達(dá)中，正確的選項是

(B)

A.光導(dǎo)纖維是以硅為主要原料制成的B.硅在電子工業(yè)中，是最重要的半導(dǎo)體

材料

C.硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，在自然界中可以以游離態(tài)存在

D.硅是構(gòu)成礦物和巖石的主要元素，硅在地殼中的含量在全部的元素中居第一位

4.以下表達(dá)中，正確的選項是

(B)

A.自然界中存在大量單質(zhì)硅B.石英、水晶的主要成分都是SiOz

C.Siθ2的化學(xué)性質(zhì)活潑，跟酸堿都能發(fā)生化學(xué)反響D.Siθ2是酸性氧化物，它不與任何

酸反響

5.以下離子方程式，不正確的選項是

(D)

2+

A.澄清石灰水中通入少量二氧化碳：Ca+2OH-+C02=CaCO3ψ+H2O

2

B.碳酸鈉溶液中參加過量二氧化碳：CO3^+CO2+H2O=2HCO3-

2+

C.二氧化硅與燒堿溶液反響：SiO2+2OH=SiO3-+H2OD.硅酸與燒堿溶液中和：H

+0H^=H2O

6.以下試劑能貯存在磨口玻璃塞的試劑瓶里的是

(C)

A.HF溶液B.KoH溶液C.鹽酸D.水玻璃

7.熔融燒堿應(yīng)選用的器皿是

(C)

A.石英均堪B.一般玻璃用煙C.鐵制均崩D.陶瓷用煙

8.以下所列各物質(zhì)的用途中，不正確的選項是

(D)

A.石英砂：制玻璃、制單晶硅B.硅膠：枯燥劑、吸附劑、催化劑載體

C.碳化硅：砂紙、砂輪D.硅酸：粘合劑、耐火材料

9.用地殼中某主要元素生產(chǎn)的多種產(chǎn)品在現(xiàn)代高科技中占有重要位置，足見化學(xué)對現(xiàn)代

物質(zhì)文明的重要

作用。例如：（1）計算機(jī)芯片的主要成分是3;（2）光導(dǎo)纖維的主要成分是SiOz:

（3）目前應(yīng)用最多的太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化材料是3；（4）用作吸附劑、枯燥劑、催

化劑或催化劑載體的人造分子篩大多是一類稱為硅膠的化合物:

10、推斷以下說法的正誤，并加以解釋。在括號中填正誤，橫線上填解釋。

（1）二氧化硅溶于水顯酸性。（X）二氧化硅不溶于水。

（2）二氧化碳通入水玻璃可得到硅酸。J”√）CO2+H2O+Na2SiO3H2Si（M+Na2CO3。

（3）高溫時有CaCO3+SiO2=====CaSiO3隼皆）4,所以硅酸的酸性比碳酸強(qiáng)。（×）該反

響是在高溫下反響生成氣體，使平衡正向移動，而不是在溶液中進(jìn)行，因此不能證明酸性

強(qiáng)弱。

（4）由于二氧化硅屬于酸性氧化物，所以它不溶于任何酸。（×）二氧化硅具有與氫氟酸

反響的特性。

【我的反

思】O

（第2課時）

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.通過閱讀教材、分組試驗，初步熟悉硅酸鹽的組成、性質(zhì)及根本用途。

2.通過閱讀教材、觀看圖片、思索爭論，熟悉傳統(tǒng)的硅酸鹽產(chǎn)品和具有傳統(tǒng)功能的含硅材料。

3.通過閱讀填空、拓展探究，熟悉單質(zhì)硅的存在、性質(zhì)和用途，樹立綠色化學(xué)是一種可持續(xù)

開展的意識。

【學(xué)習(xí)重點】硅和硅酸鈉的重要性質(zhì)。

【溫馨提示】“硅酸鹽的豐富性和多樣性"可能是你學(xué)習(xí)的難點喲。

【自主學(xué)習(xí)】

舊知回憶：是防止玻璃塞中的二氧化硅與堿液反響生成具有粘性的硅酸鈉，使瓶塞無法

正常翻開。

SiCh2+2H+-HzSithl。

新知預(yù)習(xí)：閱讀教材P77?78并填寫以下空白：

1.硅酸鹽是由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱,在自然界分布極廣。溶解性

大多不溶于水，穩(wěn)定性穩(wěn)定。常用的硅酸鹽是NazSQ,其水溶液稱為水玻璃，可

用作制硅酸及木材防火劑。

2.硅酸鹽的主要產(chǎn)品有陶瓷、玻璃、水泥。

半導(dǎo)體材料（硅芯片）、光電轉(zhuǎn)化材料（光電池）等O

【同步學(xué)習(xí)】情景引入：中國有著悠久歷史的陶瓷，生活中的玻璃，以及蓋房子用的水泥,

它們的主要化學(xué)成分是什么？自然界中形形色色的的各種礦石其組成成分又是什么？（略）

二、硅酸鹽

活動一、熟悉硅酸鹽

1.閱讀完善：閱讀教材P77第2、3自然段，進(jìn)一步完善“新知預(yù)習(xí)1"。

2.閱讀填表：閱讀教材P77“資料卡片"，熟悉硅酸鹽的組成并填寫下表：

化學(xué)式法氧化物法

Na2SiO3Na2O.SiO2

CaSiO3CaO.SiO2

AI2(SiO5)(OH)4AI2O3.2Si0z.2?0

KAISiO3O8K2O.AI2O3.6SiO2

（提示：用氧化物的形式表示硅酸鹽的組成時，各氧化物的排列挨次為：較活潑金屬的氧

化物玲較不活潑金屬的氧化物玲二氧化硅玲水）

3.分組試驗：教材P77試驗42,并填寫對應(yīng)表格。

4.閱讀了解：“閱讀教材P77“科學(xué)視野〃，了解硅酸鹽的豐富性和多樣性。

對應(yīng)練習(xí)1、以下不是水玻璃用途的是

（D）

A.肥皂填料B.木材防火劑C.紙板黏膠劑D.建筑裝飾材料

活動二、硅酸鹽工業(yè)

1.閱讀填表：閱讀教材P78,熟悉傳統(tǒng)硅酸鹽工業(yè)，并完成下表。

原料制備方法（主要反響）設(shè)備

陶瓷黏土高溫?zé)Y(jié)高溫窯爐

玻璃純堿、石灰石、石英

CaCOj+SiO：-^^~CaStOj+COj

NajCOj+SiO：==N?SiOj+C0：

水泥黏土、石灰石反響簡單水泥回轉(zhuǎn)窯

2.思索爭論：（1）比擬三大硅酸鹽工2Ik原料的異同點？

（見上表略）

（2）在制備陶瓷、玻璃和水泥過程中是否都發(fā)生了化學(xué)變化？是。

對應(yīng)練習(xí)2、以下說法正確的選項是

（B）

A.一般玻璃呈淡綠色是由于含F(xiàn)e3*B.堵煙、蒸發(fā)皿都屬于陶瓷制品

“唐三彩”是一種玻璃制品高溫下比穩(wěn)定

C.D.CaSio3CaCO3

3..閱讀填表：閱讀教材P78最終一E殳，熟悉特別功能的含硅材料，并完成下表：

性能用途

砂與石結(jié)構(gòu)相像，硬度很大砂紙、砂輪的磨料

硅鋼含硅4%的硅鋼具有很高導(dǎo)磁性變壓器鐵芯

硅橡膠耐高溫、耐低溫、彈性好造、導(dǎo)彈、飛機(jī)零件、絕緣材料

分子篩具勻稱微孔結(jié)構(gòu)吸附劑、催化劑

4.閱讀了解：閱讀教材P79“科學(xué)視野”，了解新型陶瓷。

三、硅單質(zhì)

活動三、硅單質(zhì)存在、性質(zhì)和用途

1.閱讀填空：閱讀教材P7980,完成以下空格。

(1)單質(zhì)硅的存在形式有晶體硅和無定形硅兩種,晶體硅的結(jié)構(gòu)與相像。硅

在元素周期表中處于金屬與非金屬的過渡位置,晶體硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和

絕緣體之間,是良好的半導(dǎo)體材料。

(2)利用高純單質(zhì)硅的半導(dǎo)體性能，可以制成光電池，將光能(如太陽光能)直接

轉(zhuǎn)換為電能。所以硅是人類將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的常用材料。

(3)硅的物理性質(zhì)主要有金屬光澤、灰黑色固體、高熔點(1410℃)、硬度大、有脆

性等，在常溫下其化學(xué)性質(zhì)不活潑，但在肯定條件下，硅也能與其他物質(zhì)發(fā)生反響，

如：與。2、c、F2、CI2、HF、NaoH溶液等反響。

(4)硅的用途：高純硅是良好的—???-材料,于制造集成電路、太陽能電池等。

2.拓展探究：用“位、構(gòu)、性“的觀點熟悉硅的用途。

(略)

【反響練習(xí)】Co2氣體通入水玻璃中，然后加熱蒸干，再在高溫下充分燃燒，最終所得的固

體物質(zhì)是

(A)

A.Na2SiO3B.Na2CO3>Na2SiO3C.Na2CO3?SiO2D.SiO2

2.硅酸銅鋼是當(dāng)今用最新科學(xué)技術(shù)合成的一種物質(zhì)，然而現(xiàn)在發(fā)覺，我國秦兵馬俑用的一

種顏料是硅酸銅鋼。列關(guān)于硅酸銅饃的說法中錯誤的選項是

(AD)

A.易溶于水B.難溶于水C.屬于硅酸鹽D.屬于氧化物

3.以下關(guān)于硅的表達(dá)中，錯誤的選項是

(A)

A.硅廣泛存在于自然界中，自然?單質(zhì)硅叫硅石B.晶體硅的結(jié)構(gòu)類似于石，硬度

也很大

C.常溫下硅很穩(wěn)定，不能跟強(qiáng)酸反響D.含硅的鋼具有良好的導(dǎo)磁性和

耐酸性

4.某些化學(xué)試劑可用于凈水。水處理中使用的一種無機(jī)高分子混凝劑的化學(xué)式可表示為

[AI2(OH)nCIm?yH20]x式中的m等于

(C)

A.3nB.6+nC.6nD.3+n

【歸納梳理】

Na2SiO3的性質(zhì)______________________________三大硅酸鹽產(chǎn)品有_______________________

「存在__________________________________________________。

2.單質(zhì)硅<性質(zhì)________________________________________________________

用途O

【課后穩(wěn)固】教材作業(yè)：P80~81習(xí)題1、2、5、7、9、10、11

提高訓(xùn)練：1.以下物質(zhì)中屬于純潔物的是

(A)

2CO3?IOH2O

2.以下不屬于傳統(tǒng)硅酸鹽產(chǎn)品的是

(C)

A.玻璃B.水泥C.光導(dǎo)纖維D.陶瓷

3.以下表達(dá)正確的選項是

(B)

B.玻璃、陶瓷、水泥容器都不能貯存氫氟酸

C.石灰抹墻、水泥砌墻過程的硬化原理相同D.石灰窯、玻璃熔爐出來的氣體主要成

分相同

4.以下物質(zhì)有固定熔點的是

(C)

2O?SiO2

5.我國及、等國家已制造出一種陶瓷柴油機(jī)，這種柴油機(jī)發(fā)動機(jī)部件的受熱面是由一種

耐高溫且不易傳熱的材料制造的，這種材料是新型無機(jī)非金屬材料中的

(B)

A.氧化鋁陶瓷B.氮化硅陶瓷C.光導(dǎo)纖維D.玻

璃鋼

6.以下離子方程式，正確的選項是

(C)

2+

A.澄清石灰水中通入過量二氧化碳：Ca+20H-+CO,=CaCO3I+H2O

22

B.碳酸鈉溶液中參加二氧化硅：CO3-+SiO2=SiO3-+C02↑