硅和二氧化硅
学科：化学
教学内容：硅和二氧化硅
【课前复习】
温故
1．自然界中，C的同素异形体天然存在的有_________、_________，人工制取的有_________、_________等；Si的同素异形体都是人工制取的，有_________、_________两种。
2．金刚石和硅晶体比较。
（1）硬度：金刚石_____硅晶体；（填“大于”或“小于”；下同）
（2）熔点：金刚石_____硅晶体；
（3）导电性：金刚石_____硅晶体。
知新
3．C、Si同主族，化学性质相似，但也有差别，其中能与NaOH（aq）反应的是_____（写元素符号），化学方程式为______________；能与HF（aq）反应的是_____（写元素符号），反应方程式是____________________。
4．硅的用途十分广泛，作为良好的半导体，硅可用来制造_____、_____、_____等半导体器件，还可制成_____电池。
硅的合金用途也很广，含硅4%（质量分数）的钢可用来制造_____；含硅15%（质量分数）的钢可用来制造_____。
5．CO2、SiO2性质相似，都是酸性氧化物，分别写出它们与足量NaOH（aq）反应的化学方程式：__________________、__________________；二者差别也很明显，其中能与H2O 反应的是___________________（写出化学式），反应方程式为____________________。
6．SiO2与水反应吗？为什么说SiO2是酸性氧化物？
7．SiO2与硅石、砂石、石英、水晶、玛瑙间有何关系？
【学习目标】
1．初步了解硅在自然界中的存在形态。了解硅元素的常见同素异形体。
2．了解硅的物理性质和主要用途。
3．掌握硅的化学性质和制取方法。这是本节学习的重点内容，也是本章重点之一。
4．了解二氧化硅的存在，知道石英、水晶、硅石与SiO2的关系。
5．掌握二氧化硅的化学性质，这是本节、也是本章的学习重点。
6．了解硅酸、原硅酸的性质和制取方法。
7．了解常见硅酸盐的主要用途。
8．理解硅酸盐的氧化物表示方法，知道其化学式中氧化物前计量数的含义。
【基础知识精讲】
一、硅的存在
（1）分布广：地壳中到处都是。
（2）含量多：地壳中含量居第二位，仅次于氧。
（3）化合态：自然界中没有游离态的硅，所有的硅都是化合态的。
二、硅的同素异形体
自然界中有游离态的碳（如金刚石和石墨），没有游离态的硅，所有的单质硅都是人工制得的。
单质硅有晶体硅和无定形硅2种。
三、硅的物理性质
硅的主要物理性质可编拟口诀帮助记忆。
金属光泽灰黑硅，熔沸点高硬而脆，
游离化合两形态，电子管件半导体。
四、金刚石、石墨、硅晶体的导电性
金刚石和晶体硅属于原子晶体，由于金刚石中碳原子的四个价电子全部用来形成共价键，晶体内部结构中不存在自由电子，此外，又因形成晶体的C—C 键长较短（1.55×10－10m ），键能较大（346 kJ·mol －1），成键的两个原子核对共用电子对的吸引力大。即使有外界条件（光或热等）的作用，共用电子对也不会被激发成为自由电子，因此金刚石不导电；晶体硅虽结构与金刚石相似，晶体内部也无自由电子，但Si—Si 的键长（2.35×10－10m ）比C—C 的键长长，键能（177 kJ·mol －1）小于C—C 的键能，成键的两个原子核对共用电子对吸引力较小，在外界条件（光或热）作用下，可摆脱两核的吸引力而成为自由电子，此时共用电子对离开共价键结构，原来的位置即成为带正电荷的空穴，显然自由电子和空穴总是成对出现的，称为电子—空穴对，由于自由电子的运动，使电子—空穴对不断变换，从而使晶体导电，但晶体硅通过这种方式导电有一定方向性，即单向导电，所以晶体硅被称为半导体。石墨是导体，是因为石墨是层状结构。在同一层中，每个碳原子只能与周围三个碳原子成键，这样每个碳原子都还有一个未成对电子即自由电子，通过自由电子而导电，故石墨是导体。
五、硅的化学性质
（1）常温下，Si 化学性质稳定，但可与下列物质反应，而C 不能。
①
Si ＋4HF SiF 4↑＋SiH 4↑②Si ＋2NaOH ＋H 2O Na 2SiO 3＋2H 2↑
（2）加热和高温下，Si 能与一些非金属反应，与C 相似。
①
Si ＋O 2SiO 2?====②Si ＋2H 2SiH 4
高温======Si ＋F 2SiF 4 常温即可
六、SiO 2的存在
SiO 2广泛存在于自然界中，与其他矿物质共同构成了岩石。
（1）砂：含较多杂质的SiO 2；
（2）石英：含较少杂质的SiO 2；
（3）水晶：透明的石英晶体，含极少杂质的SiO 2；
（4）玛瑙：含有色杂质的石英晶体。
（5）硅石：天然二氧化硅。
七、SiO 2的物理性质
坚硬难熔（或溶）
八、SiO 2的化学性质
SiO 2是酸性氧化物，但与水不反应，可与CaO 、NaOH （aq ）、HF （aq ）反应：
（1）高温下与碱性氧化物的反应
CaO ＋SiO 2CaSiO 3
高温
======（2）高温下与盐的反应
CaCO 3＋SiO 2CaSiO 3＋CO 2↑
高温
======（3）常温下与NaOH （aq ）的反应
2NaOH ＋SiO 2
Na 2SiO 3＋H 2O
注意，不生成NaHSiO 3，即没有下列反应发生
NaOH ＋SiO 2
NaHSiO 3（4）常温下与HF （aq ）的反应
SiO 2＋4HF SiF 4↑＋2H 2O 注意，SiF 4在常温常压下也是气体。
九、联系实际，记忆SiO 2的性质
（1）SiO 2不溶于水。
砂石的主要成分是SiO 2，砂石于河流、海滩中经上亿万年的冲蚀而存在，是SiO 2不溶于水的最好注释。
（2）NaOH （aq ）可用玻璃瓶盛放，但不可使用磨砂玻璃塞。
普通玻璃中含有SiO 2，石英玻璃的主要成分是SiO 2。光滑的玻璃与NaOH （aq ）不反应，所以可用玻璃试剂瓶盛NaOH （aq ）。粗糙的玻璃易与NaOH （aq ）反应。
2NaOH ＋SiO 2Na 2SiO 3＋H 2O
生成的Na 2SiO 3能将磨砂的玻璃瓶和玻璃塞粘合在一起，久之不能打开，所以不能用带磨砂玻璃塞的玻璃瓶盛放NaOH 等碱性溶液。
（3）HF 雕刻玻璃。
量筒等仪器上的刻度，某些玻璃的花纹图案，是用HF （aq ）雕刻的：把不需要雕刻的部位用蜡覆盖，需要雕刻的部位裸露，然后将玻璃放在HF （aq ）中，片刻即可。这是由于SiO 2被腐蚀的结果：
SiO 2＋4HF
SiF 4↑＋2H 2O
操作时，要谨防HF 中毒。
十、Si 的工业制法
（1）制取粗硅——含少量杂质的硅SiO 2＋C Si ＋2CO ↑
高温
======注意，高温下C 的氧化产物是CO ，而非CO 2，因为即使生成CO 2，也会发生以下反应：
C ＋CO 22CO
高温
======
（2）粗硅提纯
Si （粗）＋Cl 2SiCl 4
高温
======SiCl 4＋2H 2Si （纯）＋4HCl
高温
======十一、硅酸和原硅酸
1．主要性质
（1）物理性质
硅酸和原硅酸都是难溶于水的酸。
（2）化学性质
①硅酸和原硅酸都是弱酸，它们都不能使紫色石蕊试液变红色。
②硅酸和原硅酸都是不稳定的酸，受热易发生分解反应
H 4SiO 4H 2SiO 3＋H 2O ；H 2SiO 3H 2O ＋SiO 2?
====③硅酸和原硅酸都能与碱溶液反应
2NaOH ＋H 2SiO 3
Na 2SiO 3＋2H 2O 2NaOH ＋H 4SiO 4
Na 2SiO 3＋3H 2O
2．制取方法
用可溶性硅酸盐和酸溶液反应。
①Na 2SiO 3（aq ）与强酸的反应
Na 2SiO 3＋2HCl
2NaCl ＋H 2SiO 3↓Na 2SiO 3＋2HCl ＋H 2O
H 4SiO 4↓＋2NaCl ②Na 2SiO 3（aq ）与CO 2的反应
Na 2SiO 3＋H 2O ＋CO 2
H 2SiO 3↓＋Na 2CO 3Na 2SiO 3＋2H 2O ＋2CO 2
H 2SiO 3↓＋2Na 2HCO 3Na 2SiO 3＋2H 2O ＋CO 2
H 4SiO 4↓＋Na 2CO 3Na 2SiO 3＋3H 2O ＋2CO 2H 4SiO 4↓＋2Na 2HCO 3十二、常见硅酸盐
（1）硅酸钠
①Na 2SiO 3（aq ）俗名水玻璃。
②水玻璃的主要用途：工业粘合剂、防腐剂和耐火材料。
（2）粘土
①粘土的主要成分是铝硅酸盐；
②粘土的常见种类有高岭土（也叫瓷土）和一般黏土。
③粘土的主要作用是制造陶瓷器。
十三、硅酸盐的氧化物表示方法
硅酸盐的种类很多，结构也很复杂，通常用二氧化硅和金属氧化物的形式表示其组成。如：
硅酸钠：Na 2SiO 3 （Na 2O·SiO 2）
高岭石：Al 2（Si 2O 5）（OH ）4 （Al 2O 3·2SiO 2·2H 2O ）
镁橄榄石：Mg 2SiO 4 （2MgO·SiO 2）
注意事项：
①在硅酸盐的氧化物表示式中，氧化物的排列顺序是：金属氧化物SiO 2·H 2O ；当有多种金属氧化物时，活泼金属的氧化物写在前面。
②在硅酸盐氧化物的表示式中，氧化物前面的计量数只对该氧化物起作用，对其他氧化物不起作用。如：2MgO·SiO 2表示2个MgO 和1个SiO 2，不能认为是2（MgO·SiO 2）。
十四、硅及其化合物的反常性质
（1）硅的还原性比碳强，但碳在高温下却能从二氧化硅中还原出硅：SiO 2＋2C 高温
======Si ＋2CO ↑；这是由于生成物CO 是气体逸出的原因。工业上将Na 和KCl 的混合物升温至K 的沸点以上Na 的沸点以下，使K 逸出制取K ，原理与上相同。
（2）非金属单质一般不与弱氧化性酸反应，而硅不但能与氢氟酸反应，而且还有H 2生成：Si ＋4HF ＝＝＝＝SiF 4↑＋2H 2↑。
（3）非金属单质与强碱溶液反应一般不生成氢气，而硅却不然：Si ＋2NaOH ＋H 2O ＝＝＝＝Na 2SiO 3＋2H 2↑。
（4）虽然SiO 2是硅酸的酸酐，但却不能用SiO 2与水反应制备硅酸，而只能用可溶性硅酸盐跟酸作用来制备。
（5）酸性氧化物一般不与酸反应（除氧化—还原反应外），而二氧化硅却能与氢氟酸反应。
（6）无机酸一般易溶于水，而硅酸和原硅酸却难溶于水。
（7）反应Na 2SiO 3＋CO 2＋2H 2O Na 2CO 3＋H 4SiO 4↓、Na 2CO 3＋SiO 2Na 2SiO 3高温======＋CO 2↑能够进行，这是由于前者生成不溶于强酸的沉淀，后者生成气体逸出的缘故。
【学习方法指导】
［例1］下列物质俗名、化学式、用途均相符的一组是（ ）
A ．水玻璃 Na 2SiO 3粉末 建筑工业粘合剂
B ．重晶石 BaCO 3粉末 钡餐
C ．苏打 Na 2SO 4·10H 2O 泡沫灭火器原料
D ．生石膏 2CaSO 4·H 2O 人物塑像
解析：水玻璃是Na 2SiO 3的水溶液，A 不正确。重晶石是BaSO 4晶体，不是BaCO 3粉末，前者可用于钡餐，后者不能，B 不正确。苏打是Na 2CO 3·10H 2O ，但泡沫灭火器中用的是小苏打溶液。这样，可知答案。用石膏塑像时，先将生石膏加水调成糊状：
2CaSO 4·H 2O ＋2H 2O 2［CaSO 4·2H 2O ］
CaSO 4·2H 2O 具有可塑性，附着在模具上，风干后定型为石膏塑像。
答案：D
［例2］SiC 的一种晶体有类似于金刚石的结构，其中C 原子与Si 原子的位置是交替排列着的。以下三种晶体：①金刚石 ②晶体硅 ③碳化硅，它们的熔点由高到低的顺序为（ ）
A ．①③②
B ．②③①
C ．③①②
D ．②①③
解析：三种物质均属原子晶体，键长越长，则键能越小，熔点越低。由于键长：C—C 键＜C—Si 键＜Si—Si 键，所以键能：C—C 键＞C—Si 键＞Si—Si 键，故熔点：金刚石＞碳化硅＞晶体硅。
答案：A
［例3］下列关于硅的叙述中正确的是（ ）
A ．硅是非金属元素，但是它的单质是灰黑色有金属光泽的固体
B ．硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料
C ．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质起反应
D ．硅与氟、氯、溴、碘在加热条件下也不能直接化合
解析：常温下，硅能与氢氟酸、强碱溶液反应，在加热条件下能与F 2、Cl 2、Br 2、I 2反应：
Si ＋4HF SiF 4↑＋2H 2↑ Si ＋2NaOH ＋H 2O
Na 2SiO 3＋2H 2↑Si ＋2Cl 2SiCl 4 Si ＋2Br 2SiBr 4
?====?====答案：AB
［例4］下列盛放试剂的方法正确的是（ ）
A ．氢氟酸或浓硝酸盛放在带橡皮塞的棕色玻璃瓶中
B ．汽油或煤油存放在带橡皮塞的棕色玻璃瓶中
C ．Na 2CO 3（aq ）或Ca （OH ）2（aq ）存放在配有磨口塞的棕色玻璃瓶中
D ．氯水或AgNO 3（aq ）存放在配有磨口塞的棕色玻璃瓶中
解析：氢氟酸能腐蚀玻璃，不能盛放在玻璃瓶中；浓HNO 3有强氧化性，能氧化橡皮塞使其变脆，不能盛放在带橡皮塞的试剂瓶中；汽油、煤油易挥发，能使橡皮塞产生溶胀，不能盛放在带橡皮塞的试剂瓶中；Na 2CO 3（aq ）、Ca （OH ）2（aq ）都呈碱性，不能盛放在配有磨口塞的试剂瓶中。氯水或AgNO 3(aq)不能与Na 2SiO 3反应（无光的条件下）。
答案：D
［例5］X 、Y 两元素能以共价键结合成化学式为XY 2的物质；X 、Y 两元素可能分别属于元素周期表中的族是（ ）
A ．ⅠA 和ⅤA
B ．ⅣA 和ⅥA
C ．ⅡA 和ⅥA
D ．ⅠA 和ⅥA
解析：首先排除X 、Y 中含H 元素的可能；若X 为H 元素，则HY 2不存在；若X 为H 元素，则H 、Y 形成化合物的化学式为H 2Y ，而非YH 2。
若X 为＋1价，则“Y 2”为－1价，超氧化钾（KO 2）符合要求，但超氧化钾（KO 2）是离子化合物，不符合题意。HO 2是共价化合物，但不存在；事实上，没有这样的共价化合物。
若X 为＋2价，则Y 为－2价，则不符合XY 2，备选项C 不可选。
若X 为＋4价，则Y 为－2价，则以共价键结合的CO 2和SiO 2等符合题意，备选项B 可选。
答案：B
［例6］矿泉水一般是由岩石风化后被地下水溶解其中可溶部分生成的。此处所指的风化作用是指矿物与水和CO 2同时作用的过程。例如钾长石（KAlSi 3O 8）风化生成高岭土〔Al 2Si 2O 5（OH ）4〕，此反应的离子方程式为
2KAlSi 3O 8＋2H 2CO 3＋9H 2O 2K ＋＋2HCO ＋4H 4SiO 4＋Al 2Si 2O 5（OH ）4-
3这个反应能够发生的原因是____________________________。
解析：分析反应方程式，不难看出
H 2CO 3H 4SiO 4
?→?此即符合“强酸制弱酸”的复分解反应规律，原因可依次而答。
答案：因为H 2CO 3的酸性比H 4SiO 4强，所以硅酸盐可与较强酸H 2CO 3反应生成碳酸盐和较弱酸H 4SiO 4。
［例7］三硅酸镁被用来治疗胃酸过多的胃溃疡，是因为该物质不溶于水，服用后能中和胃酸，作用持久。把三硅酸镁Mg 2Si 3O 8·n H 2O 改写成氧化物的形式为__________ ，它中和胃酸（HCl ）的化学方程式是___________________。
解析：若直接写Mg 2Si 3O 8·n H 2O 与HCl （aq ）的反应，则无从下手，先将Mg 2Si 3O 8·n H 2O 改写成氧化物形式：2MgO·3SiO 2·n H 2O ，再写与HCl （aq ）的反应则较易。
答案：2MgO·3SiO 2·n H 2O
2MgO·3SiO 2·n H 2O ＋4HCl 2MgCl 2＋3SiO 2＋（n ＋2）H 2O
［例8］A 、B 是短周期元素的单质，甲、乙、丙、丁是仅含短周期元素的化合物，它们之间有下图所示的关系：
试回答下列问题：
（1）A 是__________________，原因是_________________________。
（2）B 是________，写出工业上由甲制A 的化学方程式：______________。
（3）写出各化合物的化学式：甲______________、乙_______________、丙_____________、丁_____________。
解析：单质A 能与NaOH （aq ）反应产生H 2，在短周期元素的单质中只有Si 和Al ：
Si ＋2NaOH ＋H 2O ＝＝＝＝Na 2SiO 3＋2H 2↑
2Al ＋2NaOH ＋2H 2O ＝＝＝＝2NaAlO 2＋3H 2↑
Na 2SiO 3和NaAlO 2分别与过量HCl （aq ）的反应为：
Na 2SiO 3＋2HCl ＋H 2O ＝＝＝＝H 4SiO 4↓＋2NaCl
NaAlO 2＋4HCl ＝＝＝＝AlCl 3＋NaCl ＋2H 2O
H 4SiO 4可失水生成SiO 2，而AlCl 3和NaCl 皆不能：
H 4SiO 4SiO 2＋2H 2O
?
====故A 为Si 。
由丁（H 4SiO 4）甲，可知甲为SiO 2，丙为H 2O 。丙
2-?→??
答案：（1）Si 短周期元素的单质能与NaOH （aq ）反应放出H 2的只有Al 和Si ，但铝的氢氧化物溶于过量盐酸受热不发生分解反应
（1）O 2 SiO 2＋2C Si ＋2CO
高温
======（3）SiO 2 Na 2SiO 3 H 2O H 4SiO 4
［例9］为测定生铁里碳、硅、硫的质量分数，将10.00 g 样品在氧气中充分燃烧，并将生成的气体冷却，测定其体积在标准状况下为567 mL （不含氧气），再使混合气先通过浓硝酸，再通过澄清的石灰水充分吸收，将生成的白色沉淀滤出后干燥，称其质量为2.50 g ，将燃烧后生成的固体用盐酸溶解后过滤，煅烧滤出的残渣称其质量为0.75 g ，试计算生铁里碳、硅、硫的质量分数各为多少？
解析：由题意：
C CO 2 CaCO 3
?→??→?12 g 22.4 L 100 g
m （C ） V （CO 2） 2.50 g
m （C ）＝＝0.300 g g
100g 12g 50.2?w （C ）＝×100%＝3.00%g
10.00g 300.0V （CO 2）＝
＝0.560 L g 100g 2.50L 4.22?S ＋ O 2 SO 2
煅烧
======32 g 22.4 L
m （S ） 0.567 L －0.560 L
m （S ）＝
＝0.01 g L 4.22g 32L)0.560L 567.0(?-w （S ）＝×100%＝0.1%g
10.00g 01.0Si ＋ O 2 SiO 2
煅烧
======28 60
m （Si ） 0.75 g
m （Si ）＝＝0.35 g 60
g 75.028?
w （Si ）＝×100%＝3.5%
g 10.00g
35.0答案：w （C ）＝3.00%，w （Si ）＝3.5%，w （S ）＝0.1%
【同步达纲训练】
1．下列元素的单质中，最易与H 2反应生成氢化物的是（ ）
A ．硅
B ．碳
C ．氮
D ．氟
2．下列含氧酸的酸酐不能由单质和氧气直接反应得到的是（ ）
A ．H 2SiO 3
B ．H 2CO 3
C ．H 2SO 4
D ．H 3PO 4
3．将过量的CO 2通入下列溶液中，最终出现浑浊的是（ ）
A ．CaCl 2溶液
B ．石灰水
C ．饱和Na 2CO 3溶液
D ．水玻璃
4．下列物质不跟任何酸起反应的是（ ）
A ．NaOH
B ．CO 2
C ．Na 2SiO 3
D ．SiO 2
5．能用带磨砂玻璃塞的试剂瓶盛放的物质是（ ）
①石英砂 ②过氧化钠 ③烧碱 ④纯碱 ⑤水玻璃 ⑥芒硝
A ．①和⑥
B ．②和④
C ．④和⑤
D ．③和⑤
6．下列物质不能跟NaOH 溶液反应的是（ ）
①CO ②CO 2 ③SiO 2 ④SO 2 ⑤CaSiO 3
A ．①和⑤
B ．③和④
C ．①和③
D ．③和⑤
7．二氧化硅是酸性氧化物的原因是（ ）
A ．它溶于水得相应的酸
B ．它对应的水化物是可溶性强酸
C ．它与强碱溶液反应只生成盐和水
D ．它是非金属氧化物
8．将SO 2气体徐徐通入悬浮着棕色PbO 2的热水中，一段时间后，将发生的现象是（ ）
A ．悬浮物消失
B ．悬浮物由棕色变为白色
C ．有硫化氢气体逸出
D ．析出浅黄色沉淀
9．下列物质的溶液暴露在空气中，不产生浑浊现象的是（ ）
A ．Ca （OH ）2
B ．NaOH
C ．Na 2SiO 3
D ．H 2S
10．下列变化中，不能一步实现的是（ ）
A．Na2SiO3→H4SiO4B．H2SiO3→SiO2
C．SiO2→H2SiO3D．SiO2→Na2SiO3
11．实验室保存下列药品的方法正确的是_________（填代号）。
A．少量金属钾保存在煤油中
B．少量白磷保存在CS2中
C．水玻璃保存在带玻璃塞的细口瓶中
D．液溴保存在细口瓶中，并在瓶中加少量水
E．浓硝酸保存在棕色试剂瓶中
F．KOH（aq）保存在带玻璃塞的细口瓶中
12．由SiO2制纯硅经过下列三步，试写出其中反应的化学方程式。
（1）工业上在电炉中用炭还原SiO2制粗硅__________________。
（2）粗硅在高温下与氯气反应生成四氯化硅_________________________________。
（3）四氯化硅经分馏、提纯用氢气还原，得纯硅_____________________________。
13．由SiO2制取H2SiO3经过以下三步，试写出每步反应的化学方程式（是离子反应的写出离子方程式）：
（1）用NaOH（aq）溶解SiO2：___________________ ；
（2）过滤，向滤液中加入盐酸，至沉淀不再产生：___________________；
（3）过滤，得固体；微热，得硅酸：___________________。
14．（1）除去CO2中的少量CO，可使混合气体通过___________________。
（2）除去CO中的少量CO2和水蒸气，可使混合气体通过_____________。
（3）除去CO2中的少量SO2，可使混合气体依次通过________和________。
（4）检验SO2中是否混有CO2，可使混合气体依次通过_______________和_____________。
（5）除去二氧化硅中混有的少量碳酸钙的实验方法是_______________。
（6）除去二氧化硅中混有的少量硅酸钠的实验方法是_______________。
（7）检验生石灰里含有石英和石灰石的化学方法是__________________。
15．某课外活动小组实验测得某硅酸盐所含氧化物的质量分数如下表：
氧化物CaO Al2O3SiO2H2O
质量分数0.14200.26020.45920.1378
请你通过计算，写出该硅酸盐的普通化学式和氧化物表示式。
（1）普通化学式为__________________；
（2）氧化物表示式为_______________。
16．A和B两种元素的原子最外层电子数相等，但相差一个电子层，A、B的单质在常温下是同一状态；A和C两元素位于周期表同一周期，并能形成化合物AC2，每个AC2分子中共有22个电子。请回答：
（1）A、B、C各是什么元素，并画出它们的原子结构示意图。
（2）比较A和B的最高价氧化物的酸性强弱，并举一个具体反应加以说明。
（3）排出A、B、C原子半径由小到大的顺序。
（4）写出B的氢化物在空气中自燃的化学方程式，并注明电子得失的方向和数目。
17．框图中，A、B、C是单质，甲、乙、丙等是化合物；物质中所包含的元素都是短周期元素。
试回答下列问题：
（1）写出A 、B 、C 的化学式：__________、__________、__________；
（2）写出甲、丙、己的化学式：_________、__________、__________；
（3）框图所列单质和化合物中，含有碳元素的是_____（写字母代号或汉字代号）。
18．铝和硅均能与强碱溶液反应，离子方程式分别为
2Al ＋2OH －＋2H 2O ＝＝＝＝2AlO －2＋3H 2↑
Si ＋2OH －＋H 2O ＝＝＝＝SiO ＋2H 2↑
23现有一铁、硅、铝的混合物13.0 g ，当与足量盐酸反应时，生成标准状况下的氢气11.2 L ；若将等质量的混合物与足量的NaOH 溶液反应时，生成的H 2在标准状况下也是11.2 L 。求原混合物中各组分的质量。
参考答案
【课前复习】
1．金刚石 石墨 C 60 C 70 晶体硅 无定形硅
2．（1）＞ （2）＞ （3）＜
【同步达纲训练】
1．解析：元素的非金属性越强，与H 2反应越容易。
答案：D
2．解析：H 2SO 4的酸酐SO 3由S 和O 2反应不能直接得到，因为：
答案：C
3．解析：CO 2与CaCl 2（aq ）不反应，因为H 2CO 3是弱酸，而HCl 是强酸。石灰水中通入CO 2，最终生成Ca （HCO 3）2。饱和Na 2CO 3（aq ）中通入CO 2生成溶解度较小的NaHCO 3
Na 2CO 3＋H 2O ＋CO 2＝＝＝＝2NaHCO 3↓
加之m （NaHCO 3）＞m （Na 2CO 3）和溶液中水的减少，故有大量NaHCO 3析出。水玻璃中通入过量CO 2时，析出H 4SiO 4（或认为是H 2SiO 3）沉淀，可能析出NaHCO 3沉淀——当所用Na 2SiO 3浓度较大时：
Na 2SiO 3＋3H 2O ＋2CO 2＝＝＝＝H 4SiO 4↓＋2NaHCO 3
Na 2SiO 3＋2H 2O ＋2CO 2＝＝＝＝H 2SiO 3↓＋2NaHCO 3
答案：CD
4．解析（排除法）：NaOH 是强碱，能与任何酸起反应。Na 2SiO 3是弱酸盐，能与酸性比H 2SiO 3强的所有酸起反应。SiO 2能与氢氟酸起反应。
答案：B
5．解析（排除法）：石英砂（沙子的主要成分）与玻璃是不起反应的，可用带磨砂玻璃塞的试剂瓶盛放，这样，备选项中无①不可选，由此可知答案。
玻璃中含有二氧化硅，粗糙的玻璃（如磨砂玻璃）中的二氧化硅与碱性溶液能发生反应：
SiO 2＋2OH －＝＝＝＝SiO ＋H 2O
-23生成的硅酸盐能将磨砂玻璃塞和磨砂试剂瓶粘连在一起，故碱性物质②③④⑤不能用带磨砂玻璃塞的试剂瓶盛放。但碱与光滑的玻璃是不发生反应的，故碱性物质可盛在不是磨砂的玻璃试剂瓶中。
答案：A
6．解析：酸性氧化物②③④都能与NaOH 溶液反应生成盐和水：
2NaOH ＋CO 2＝＝＝＝Na 2CO 3＋H 2O
NaOH ＋CO 2＝＝＝＝NaHCO 3
2NaOH ＋SiO 2＝＝＝＝Na 2SiO 3＋H 2O
2NaOH ＋SO 2＝＝＝＝Na 2SO 3＋H 2O
NaOH ＋SO 2＝＝＝＝NaHSO 3
备选项中有②③④之一者皆不可选，由此可知答案。
CO 是不成盐氧化物，与酸或碱都不起反应。CaSiO 3是强碱弱酸盐，与碱不起反应，但与酸能起反应。
答案：A
7．解析：为什么说SiO 2是酸性氧化物，要从酸性氧化物的概念来考查。酸性氧化物是指能够与碱反应生成盐和水的氧化物。由于
2NaOH ＋SiO 2＝＝＝＝Na 2SiO 3＋H 2O
所以说SiO 2是酸性氧化物。
答案：C
变式训练：PbO 2是不是碱性氧化物？（答案：不是）
8．解析：PbO 2与SO 2 发生氧化还原反应，PbO 2被还原为Pb 2＋，SO 2被氧化为SO ，生-24成的Pb 2＋和SO 结合成不溶于水的白色PbSO 4沉淀：
-24PbO 2＋SO 2＝＝＝＝PbSO 4↓
答案：B
评注：硫酸盐中，BaSO 4、PbSO 4不溶于水，CaSO 4、Ag 2SO 4微溶于水。
9．解析：Ca （OH ）2（aq ）吸收空气中的CO 2生成CaCO 3沉淀，Na 2SiO 3（aq ）吸收空气中的CO 2生成H 2SiO 3（或认为是原H 4SiO 4）沉淀，H 2S 与O 2反应生成S 沉淀：
单质硅和二氧化硅
单质硅和二氧化硅 【学习目标】 了解硅、二氧化硅的物理性质，掌握其化学性质。 【课前预习案】 一、单质硅与半导体材料 1.无机非金属材料包括、、等。传统无机非金属材料是以为主要成分，主要包括、、。 2.半导体材料特指导电能力介于和之间的一类材料。最早使用的半导体材料是，该材料的化学性质在常温下稳定；现在广泛使用的半导体材料是 3.单质硅： （1）存在和含量：在地壳中，含量居第二位（O、Si、Al、Fe),只有化合态，是构成矿物和岩石的主要成分。有和两种同素异形体。 （2）物理性质：晶体硅是色、有、的固体。单质硅的导电性介于和之间。 （3）化学性质： 常温下，化学性质不活泼，不易与H2、O2、Cl2、H2SO4、HNO3等物质反应，但能与F2、HF、NaOH反应，方程式为：Si+2F2=SiF4; 4HF+Si= SiF4↑+2H2↑; Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑ 加热时，能与O2、Cl2、H2、C等非金属反应 Si+O2=== （4）硅的制取：工业制粗硅：化学方程式： 在该反应中，氧化剂是，还原剂。 粗硅的提纯：在高温下让粗硅（Si）与氯气（Cl2）反应，其产物在高温下被氢气（H2）还原而得到较纯的硅，反应方程式为、 （5）硅的用途 硅的用途非常广泛，不但可用于制造、，还用于制造和等，此外，的用途也很广。 二、二氧化硅与光导材料 1.存在：广泛存在于自然界中，、的主要成分就是二氧化硅。 2.物理性质：二氧化硅是由和构成的，硬度，熔、沸 点，难溶于水的固体。 3.化学性质：（1）酸性氧化物： 不溶于水，也不与水反应，可以与NaOH、CaO反应，方程式分别 为：、 （2）常温可与氢氟酸反应（特性） 方程式为，此反应工业上常用来 4.二氧化硅的用途广泛，常被用来制造石英表中的材料和高性能的现代通讯材料。 【探究案】 1、实验室试剂的正确保存非常重要。实验室可用广口瓶贮存固体试剂，细口瓶存放液体试剂，但是有些试剂必须贮存在具橡胶塞的玻璃试剂瓶中。以下物质必须贮存在具有橡
硅及其二氧化硅
硅及二氧化硅教学设计 硅及其二氧化硅在自然界及地壳中存在广泛，是人类生产生活中重要的物质组成材料，从传统的瓷器到现代的芯片，从珍贵的水晶到普通的玻璃水泥，都含有硅元素。人教版必修一的章节中，重点介绍了单质硅、二氧化硅及常见的硅酸盐等物质。根据新课程标准，特设计以下教学设计。 一、学情分析 学生在学习金属元素的基础上（钠、铝、铁），开始接触并学习非金属元素。对于硅这种元素，学生相对比较陌生。为了让学生从宏观到微观，再从微观到宏观全面系统的认识桂硅元素及其化合物，笔者采用实例教学法。 二、教学与评价目标 1.教学目标 【知识与技能】掌握硅晶体及二氧化硅的结构、用途及理化性质 【过程与方法】 通过学生对硅及二氧化硅结构的认识，能够对物质从宏观上进行辨识和微观上进行探析。 【情感态度与价值观】根据硅及其二氧化硅的性质，能从硅及其二氧化硅的组成和结构来解释一定的宏观现象及反应类型。 2. 评价目标 （1）通过对硅及其二氧化硅性质的描述，诊断并发展学生从微观和宏观两个方面对硅及其二氧化硅性质的认识。 （2）通过对硅及其二氧化硅结构用途的描述，诊断并发展学生认识硅及其二氧化硅对人类生活的重要性。 三、教学与评价思路 四、教学流程 Ⅰ宏观现象 准备手机芯片、电脑芯片、水晶、玻璃、沙子、光缆，让学生认识这些物质并探究组成。 Ⅱ微观本质 化学思维 总结上述物质的组成元素，引出硅单质及二氧化硅，并让学生阅读课本，思考硅及其二氧化硅的结构、性质及用途 Ⅲ问题解决 化学科学价值观 1.硅及二氧化硅的结构。 2.硅及二氧化硅的性质。 3.硅及二氧化硅的用途。
【学习任务1】通过沙子、芯片、玻璃、水晶、光缆等物质，总结构成这些物质的元素； 【评价任务1】诊断并发展学生化学知识的探究水平（定性水平）； 学习任务1教学流程图 【学习任务2】学习并探究二氧化硅的结构 【评价任务2】诊断并发展学生对二氧化硅结构的认识，诊断并发展学生对分子式与化学式概念的理解。 学习任务2教学流程图 【学习任务3】硅及其二氧化硅的理化性质 【评价任务3】诊断并发展学生对硅及其二氧化硅性质的掌握 真实情景素材 引发探究 宏观辨识与微观探析 提问：这些物质的组成元素有哪些？ 展示实物 提问：硅及其二氧化硅的用途？ 学生及教师总结：硅及其二氧化硅的分 布及用途 二氧化硅的结构模型 水的结构模型、二氧化碳的结构模型 总结上述物质结构模型的异同，并思考化学式与分子式的区别 总结化学式与分子式的区别，并熟练掌握二氧化硅的结构 发现问题 找出核心 解决问题 宏观辨识 微观探析
硅_教案
无机非金属材料的主角——硅
［引入］ 我们生成的地球，它坚硬的地壳是由什么构成的？ 岩石，构成岩石的主要成分是硅酸盐及硅的氧化物。 ［问］一提到硅，同学们又能想到什么呢？ 硅谷：美国新兴的高技术产业开发区，电子技术研究中心，计算机生产 的重要基地，位于加利福尼亚州圣弗朗西斯科南端。 半导体：单晶硅是半导体器材的核心材料，硅半导体是集成电路的主要 材料，估计在21世纪，硅仍然会占半导体材料的95%以上。 沙子、石英、水晶：主要成分是硅的氧化物 光导纤维：从石英玻璃熔融体中，拉出直径为100微米的细丝。再把千 百根光导纤维组合并增强处理，就制成光缆，其优点：质轻，体积小， 输送距离长，保密性好，成本低。 ［导入］从古至今，在无机非金属材料中，硅一直都在扮演着主要的角 色。今天，就让我们一同来研究一下硅的氧化物------二氧化硅及硅酸 和硅酸盐的性质。 无机非金属材料的主角------硅（1） ［讲］硅在地壳中含量丰富，仅次于氧，排在第二位，约占26．3%。 元素周期表 ［讲］位于周期表中的第四长列上的是碳族，这一族可谓是豪门望族。 其中具有代表性的是其中的两位兄长。碳，形成了无数种构成人类和其 它地球生物等的有机物，“统治了有机界”。其构成的煤、石油等有机 化产品和材料是现代化的基石。而它的弟弟------硅，地壳质量的约 90%，构成了地壳大部分岩石、沙子和土壤，“统治了地壳”，而当今 硅酸盐工业的陶瓷、玻璃、水泥等使人类生活日新月异。 ［思考与交流］画出C、Si的原子结构简图，并由此分析：硅的化学性 质活不活泼，为什么？硅的化合价主要是多少？ ［讲］Si原子最外层有四个电子，既不易失电子，也不易得电子，所以， 硅的化学性质不活泼。主要形成四价的化合物。硅是一种亲氧元素，在 自然界它总是与氧相互化合。所以在氧化气氛包围的地球上，硅主要以 熔点很高的 氧化物及硅酸盐的形式存在。 ［思考］常温下，单质碳、硅的化学性质都不活泼，为什么碳在自然界 配以多媒体图片 从感性上让学生 接触要学习的内 容，激起学生学习 的兴趣。
二氧化硅和硅
二氧化硅和硅 主备：王胜菊 学习目标： 了解二氧化硅和硅的主要性质 认识二氧化硅在生产、信息技术、材料科学等领域的应用 1．二氧化硅的性质 （1）物理性质： （2）化学性质： ①具有弱氧化性： ②具有酸性氧化物的通性：SiO2是一种，是H2SiO3的酸酐。 CaO＋SiO2CaSiO3（炼铁中除炉渣） SiO2＋2NaOH Na2SiO3＋H2O（盛放碱性溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，常用橡皮塞）③与某些盐的反应： Na2CO3＋SiO2 CaCO3＋SiO2 ④特性：SiO2＋4HF SiF4↑＋2H2O（腐蚀玻璃）。 （3）SiO2和CO2的性质比较 （4）二氧化硅的用途 ①SiO2是制造光导纤维的主要原料。 ②石英制作石英玻璃、石英电子表、石英钟等。 ③水晶常用来制造电子工业的重要部件、光学仪器、工艺品等。 ④石英砂常用作制玻璃和建筑材料。 4、硅的工业制法及性质 （1）工业制法：工业上用炭自在高温下还原二氧化硅的方法，制得含有少量杂质的粗硅。将粗硅在高温下跟氯气气反应生成四氯化硅，四氯化硅经提纯后，再用氢气还原，就可以得到高纯度的硅。 操作流程：二氧化硅→粗硅→四氯化硅→精硅 （2）物理性质：
（3）化学性质：很稳定 ①常温下不与等反应。 ②加热或高温时有强还原性： ③常温下能与氟气（F2）、氢氟酸（HF）反应： 。 达标检测： 一．选择题（每小题有一个正确答案） 1．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 2．能贮存在具有玻璃塞的磨口试剂瓶里的试剂是（） A．HF溶液B．KOH溶液 C．盐酸D．水玻璃 3．熔化烧碱应选用的坩埚是（） A．铁坩埚B．玻璃坩埚 C．石英坩埚D．陶瓷坩埚 4．下列物质属于纯净物的是（） A. 玻璃 B.水玻璃 C. 二氧化硅 D. 大理石
《无机非金属材料的主角──硅》 教学设计教学资料
《无机非金属材料的主角──硅》教学设 计
《无机非金属材料的主角──硅》教学设计 1．指导思想与理论依据 高中化学新课程着眼于学生发展、社会发展和学科发展的需要，强调密切联系社会生活实际，关注化学发展的前沿，注重化学与生活、社会、技术之间的相互影响和相互联系，高度重视实验与探究，倡导自主、探究、合作的学习方式。 因此，本节课在内容安排上突破传统的物质中心模式，不再追求元素化合物知识系统（存在、组成、结构、性质、制法、用途）的完整，而是注重STS教育，从学生已有的生活经验出发，引导学生学习身边的常见物质，将物质性质的学习融入有关的生活现象和社会问题的分析解决活动中，体现其社会应用价值。这样的学习顺序符合学生的认知规律，有利于学生的学习。 2．教学内容分析 （1）主要内容 本课时位于化学必修1的第四章第一节，主要内容是二氧化硅和硅酸。本节课的主线是： 本节课重点介绍了硅酸凝胶的制取方法、硅胶的用途以及二氧化硅的重要性质和用途。 （2）地位与作用 硅及其化合物作为非金属元素知识的开端，是在第三章“金属及其化合物”内容的基础上，继续进行关于元素化合物知识的学习和研究方法的训练，本节教学采用主线为“硅酸盐──硅酸──二氧化硅(硅的亲氧性)──硅单质(应用)”的纵向学习方法，有别于第三章的横向对比学习法，丰富了元素族概念及元素性质的递变规律的形成，为元素周期律、元素周期表的学习积累了丰富的感性材料，同时，也为以后学习选修模块2 “化学与技术”中的第三单元“化学与材料的发展”奠定了知识基础。 本节内容与生产生活、材料科学、信息技术等联系较为密切，知识面广，趣味性强，能使学生真正认识化学在促进社会发展，改善人类的生活条件方面所起的重要作用，全面地体现了化学学科的社会应用价值。通过本节的学习，有利于贯彻STS教育的观点，激发学生学习的兴趣，促进学生科学素养的提高。 （3）教材处理 本节课从生活中常见的干燥剂入手，创设问题情景，激发学生的学习兴趣和求知欲，进而主动接受学习任务；通过探究实验，体验硅酸的制取，进一步了解硅胶和变色硅胶；通过对比碳和硅原子结构的相同点和不同点，认识二氧化硅的结构，采用比较的方法学习SiO2的化学性质，并把硅及其化合物在信息技术、材料化学等领域的应用和发展融合在性质的介绍中，从而让生活在信息技术时代的学生体会到常见硅及其化合物知识的价值，深刻理解硅成为无机非金属材料的主角的原因，激发学生对材料科学的兴趣和求知欲望，全面体现化学课程的科学教育功能。
硅和二氧化硅
学科：化学 教学内容：硅和二氧化硅 【课前复习】 温故 1．自然界中，C的同素异形体天然存在的有_________、_________，人工制取的有_________、_________等；Si的同素异形体都是人工制取的，有_________、_________两种。 2．金刚石和硅晶体比较。 （1）硬度：金刚石_____硅晶体；（填“大于”或“小于”；下同） （2）熔点：金刚石_____硅晶体； （3）导电性：金刚石_____硅晶体。 知新 3．C、Si同主族，化学性质相似，但也有差别，其中能与NaOH（aq）反应的是_____（写元素符号），化学方程式为______________；能与HF（aq）反应的是_____（写元素符号），反应方程式是____________________。 4．硅的用途十分广泛，作为良好的半导体，硅可用来制造_____、_____、_____等半导体器件，还可制成_____电池。 硅的合金用途也很广，含硅4%（质量分数）的钢可用来制造_____；含硅15%（质量分数）的钢可用来制造_____。 5．CO 2、SiO 2 性质相似，都是酸性氧化物，分别写出它们与足量NaOH（aq）反应的化学 方程式：__________________、__________________；二者差别也很明显，其中能与H 2 O反应的是___________________（写出化学式），反应方程式为____________________。 6．SiO 2与水反应吗？为什么说SiO 2 是酸性氧化物？ 7．SiO 2 与硅石、砂石、石英、水晶、玛瑙间有何关系？ 【学习目标】 1．初步了解硅在自然界中的存在形态。了解硅元素的常见同素异形体。 2．了解硅的物理性质和主要用途。 3．掌握硅的化学性质和制取方法。这是本节学习的重点内容，也是本章重点之一。 4．了解二氧化硅的存在，知道石英、水晶、硅石与SiO 2 的关系。 5．掌握二氧化硅的化学性质，这是本节、也是本章的学习重点。 6．了解硅酸、原硅酸的性质和制取方法。 7．了解常见硅酸盐的主要用途。 8．理解硅酸盐的氧化物表示方法，知道其化学式中氧化物前计量数的含义。 【基础知识精讲】 一、硅的存在 （1）分布广：地壳中到处都是。
化学必修一第四章硅和二氧化硅的教案
化学必修一第四章硅和二氧化硅的教案
第4章非金属元素及其化合物 第一节硅和二氧化硅(第一课时) 张玉芳 知识与技能： 1．了解硅在自然界的存在、含量； 2．了解单质硅的主要性质、工业制法、主要用途； 3.掌握二氧化硅的性质； 4.初步培养学生自主查阅资料的能力和阅读能力； 5.初步培养学生对新旧知识进行比较、归纳、推断的逻辑思维能力。 过程与方法： 1．自主学习； 2．活动探究：通过碳与硅、二氧化碳与二氧化硅新旧知识的比较、设疑引导，变 教为诱、变教为导的思路教学法。 情感、态度与价值观：
1．使学生掌握学习元素化合物知识的一般顺序和正确方法； 顺序： 2．通过学习单质硅、二氧化硅的广泛用途后，使学生认识化学学科的魅力，激发 学生的学习知识的内需和兴趣。 教学重点：硅、二氧化硅的化学性质 教学难点：二氧化硅的结构 教学过程： [引入新课](实物展示)水晶、玛瑙、陶瓷、玻璃、硅芯片、光缆 [讲解]这些物质的主角是硅元素，它们都是硅元素的单质和化合物。 [板书]第1节硅和二氧化硅 硅 1.物理性质
[推进新课]请学生阅读教材，描述硅的物理性质。 [学生]灰黑色、有金属光泽，熔点和沸点都很高，硬度很大的固体。 [讲解]很好，那我们现在来看看硅元素在元素周期表中的位置。 [学生] 在元素周期表中寻找硅元素的位置。[讲解]我们发现硅元素的左面是金属元素，右面是非金属元素。金属都有很好的导电性，而非金属一般都是绝缘体，单质硅导电性介于导体和绝缘体之间，是重要的半导体材料。[板书]2.化学性质 [引导]让学生在元素周期表中寻找碳、硅两元素的位置，然后请学生板演它们的原子结构示意图，比较它们结构的异同。 [学生]最外层电子数相同，半径不同。 [讲解]两者最外层都是4个电子，在反应时不易得失电子，故常温下C、Si的化学
硅及其二氧化硅的化学性质
硅及其二氧化硅的化学性质 教学重点：硅及其二氧化硅的化学性质 教学过程： 引入：本节主要学习硅及二氧化硅的化学性质。 阅读：教材硅在自然界的存在形式一段。 讲述：硅的分布与存在 展示：硅单质的图片 阅读：硅的物理性质一段 讲解：硅的物理性质。 展示：晶体硅的图片。 讨论：根据所学的碳以及元素周期律的知识，归纳出一些硅的化学性质。 小结：硅的化学性质。常温下化学性质不活泼，除氟气、氢氟酸和强碱外，硅不跟其它物质反应。加热条件下，硅能跟一些非金属反应。 简介：硅的工业制法。用碳在高温下还原二氧化硅的方法制得粗硅。与氯反应生成的SiCl4液体通过精馏，除去其中的硼、砷等杂质。然后用氢气还原。 归纳：硅的用途。硅可用来制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还可以制成太阳能电池，可制成有良好导磁性、耐酸性的合金。 展示：太阳能电池的图片。 简要介绍：二氧化硅的结构，播放二氧化硅结构的动画。 展示：二氧化硅的图片 小结：二氧化硅的物理性质和用途。 对比：让学生根据二氧化碳的性质推断二氧化硅的主要化学性质。 归纳：二氧化硅是酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性，但是它不能与水反应。能与氢氟酸、碳酸钙、碳酸钠（制玻璃的主要反应）固体等反应。
介绍：硅酸盐组成的表示方法并练习用氧化物形式表示高岭石和钙长石。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。表示方法：金属元素氧化物写在前面，再写SiO2，最后写H2O；氧化物之间用“·”隔开。 课堂练习： 1．下列有关物质的用途（括号中为用途）错误的是（） （A）锗和硅（半导体材料） （B）二氧化硅（制光导纤维） （C）水玻璃（用作粘合剂） （D）原硅酸（用作耐火材料） 2．将过量的二氧化碳分别通入①氯化钙溶液②硅酸钠溶液③次氯酸钙溶液④饱和碳酸钠的溶液，最终溶液中有白色沉淀析出的是（） （A）①②③④（B）②④（C）①②③（D）②③④ 参考答案：D；B。 （说明：教师可以根据本班具体情况增加硅酸的部分内容。指出其酸性比碳酸还弱。）板书设计： 硅 1．分布与存在： 存在：没有游离态，只有化合态 分布：自然界中分布广泛，在地壳中居第二位，仅次于氧。是构成矿物和岩石的主要成分。 2．物理性质 硅有晶体硅和无定形硅两种。晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。硅的结构类似于金刚石，熔点和沸点都很高，硬度大。导电性介于导体和绝缘体之间。
人教版高中化学必修一第四章非金属及其化合物第一节无机非金属材料的主角—硅教学设计
第四章非金属及其化合物第一节无机非金属材料的主角—硅教学设计教学目标 知识与技能 1、了解硅在自然界中的含量、存在、用途 2、了解二氧化硅的物理性质,掌握二氧化硅的化学性质 3、认识物之间既有相似性,又有各自的特性 过程与方法 通过碳和硅、二氧化碳和二氧化硅性质的对比,培养学生对知识的迁移和类比能力。 情感态度与价值观 通过对材料的介绍,使学生感受到化学科学的魅力及化学对人类生产、生活的贡献。 学情分析 通过金属性质的系统学习,学生已经具备分析非金属元素性质的能力,而且从内容安排来看,三部分知识都强调先让学生根据身边的例子和书本大量的彩图感性认识身边相关的性质,作出猜测,然后通过实验或例子得出性质,有利于吸引学生的兴趣和接受新的知识。 重点难点 重点:二氧化硅和硅酸的质。 难点:二氧化硅的特性。 教学过程 教学活动 【导入】 展示水晶、玛瑙等饰品,分析成分?共有的元素——硅。引出新课。 【讲授】SiO2的性质 [讲]硅在地壳中含量丰富,仅次于氧,排在第二位,约占26.3%。 [阅读教材]找出硅在自然界中的存在形态? [学生回答]硅是一种亲氧元素,自然界中硅都是以二氧化硅或硅酸盐的形式存在,主要存在于地壳的各种矿物和岩石里,没有游离态的硅。 [过]下面我们首先来研究一下二氧化硅的性质和用途。 [阅读教材]完成大屏幕的填空 [板书]一、二氧化硅 1、存在 [学生总结]SiO2 是硅的重要化合物。地球上存在的天然二氧化硅约占地壳质量的12%,其存在形态有结晶形和无定形两大类,通称硅石。
[大屏幕展示]水晶、玛瑙、石英坩埚、一段光缆等图片,结合图片学生总结SiO2 用途。[大屏幕展示] ①、制光导纤维 ②、石英玻璃制化学仪器 ③、石英表、石英钟 ④、水晶制光学仪器和工艺品 ⑤、玛瑙制精密轴承和装饰品 [过渡]SiO2 的用途非常广泛,大家对它的结构感兴趣吗? [阅读教材]完成大屏幕的填空 [学生总结][SiO2]四面体:每1个Si原子周围结合4个O原子,Si在中心,O在四个顶角. 同时每1个O原子周围结合2个Si原子相结合。二氧化硅中氧原子与硅原子个数比为2: 1,通常用SiO2 来表示二氧化硅的组成. [板书](3) 结构:空间网状结构 [讨论]结构决定性质,结合已有的关于水晶、沙子主要成分也是SiO2 的知识,思考一下,Si O2的物理性质有哪些? [板书](4) 物理性质:熔点高,硬度大的固体、不溶于水 [讲]SiO2 的网状结构不仅决定了其物理性质的特殊性,还决定了其化学性质的稳定性。[过渡]SiO2 与CO2相似,具有酸性氧化物的通性。 [板书](5) 化学性质: 1 酸性氧化物: 与强碱反应 :SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O 与碱性氧化物反应:SiO2+CaO CaSiO3 [讲]SiO2除了具有酸性氧化物的通用性之外,还具有特性。比如酸性氧化物一般不与酸反应,而SiO2却能与HF反应,这也是工业上雕刻玻璃的反应原理 [板书]2 与HF的反应:SiO2+4HF==SiF4 ↑+2H2O [讲]除此之外,SiO2在制水泥、玻璃、纯硅时,还有一些特殊反应 [小结] 3 弱氧化性:SiO2+2C Si +2CO↑ (工业上制粗硅) 4 与某些盐反应:Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑ CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2 ↑ (工业上制玻璃的主要反应) 【练习】思考与交流 [思考与交流]1、实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸? HF能腐蚀玻璃,因此,盛装氢氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。 2、实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞? NaOH溶液能与玻璃中的SiO2 反应生成Na2SiO3 ,使瓶塞部分粘结而无法打开。因此盛装N aOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞而要用橡胶塞。
化学必修一第四章硅和二氧化硅的教案
第4章非金属元素及其化合物 第一节硅和二氧化硅(第一课时) 张玉芳 知识与技能： 1．了解硅在自然界的存在、含量； 2．了解单质硅的主要性质、工业制法、主要用途； 3.掌握二氧化硅的性质； 4.初步培养学生自主查阅资料的能力和阅读能力； / 5.初步培养学生对新旧知识进行比较、归纳、推断的逻辑思维能力。 过程与方法： 1．自主学习； 2．活动探究：通过碳与硅、二氧化碳与二氧化硅新旧知识的比较、设疑引导，变教为诱、变教为导的思路教学法。 情感、态度与价值观： 1．使学生掌握学习元素化合物知识的一般顺序和正确方法； 顺序： % 2．通过学习单质硅、二氧化硅的广泛用途后，使学生认识化学学科的魅力，激发学生的学习知识的内需和兴趣。 教学重点：硅、二氧化硅的化学性质 教学难点：二氧化硅的结构 教学过程：
[引入新课](实物展示)水晶、玛瑙、陶瓷、玻璃、硅芯片、光缆 … [讲解]这些物质的主角是硅元素，它们都是硅元素的单质和化合物。 [板书]第1节硅和二氧化硅 硅 1.物理性质 [推进新课]请学生阅读教材，描述硅的物理性质。 [学生]灰黑色、有金属光泽，熔点和沸点都很高，硬度很大的固体。 [讲解]很好，那我们现在来看看硅元素在元素周期表中的位置。 [学生] 在元素周期表中寻找硅元素的位置。 【 [讲解]我们发现硅元素的左面是金属元素，右面是非金属元素。金属都有很好的导电性，而非金属一般都是绝缘体，单质硅导电性介于导体和绝缘体之间，是重要的半导体材料。 [板书]2.化学性质 [引导]让学生在元素周期表中寻找碳、硅两元素的位置，然后请学生板演它们的原子结构示意图，比较它们结构的异同。 [学生]最外层电子数相同，半径不同。 [讲解]两者最外层都是4个电子，在反应时不易得失电子，故常温下C、Si的化学性质都比较稳定。 [学生]C+O2点燃 CO2 [讲授]Si + O2 点燃 SiO2 ( [板书]3.自然界中的存在
高中化学--硅和二氧化硅学案
高中化学--硅和二氧化硅学案 [学习目标] 1.能从材料组成角度对生活中常见的材料进行分类，能根据使用要求选择适当的材料。2.知道硅、二氧化硅的性能，主要用途。 一、单质硅与半导体材料 1．硅在自然界中的存在 (1)硅在自然界中仅以□01化合态的形式存在，常见的化合态的硅有□ 02二氧化硅和□03硅酸盐等，它们广泛存在于各种矿物和岩石中。 (2)硅的同素异形体?? ? □ 04晶体硅 □05无定形硅(非晶硅) 2．晶体硅的物理性质 3．单质硅的化学性质 常温下，硅的化学性质不活泼，它不易与H 2、O 2、Cl 2、H 2SO 4、HNO 3等物质发生反应，在加热或高温条件下，硅能与某些非金属单质发生反应。 如：与Cl 2反应：Si ＋2Cl 2=====△ SiCl 4 与O 2反应：□ 10Si ＋O 2=====△ SiO 2(加热时研细的硅能在氧气中燃烧)。 4．粗硅的制备 □11SiO 2＋2C=====高温 Si ＋2CO↑ 5．硅的用途
(1)□12高纯硅可以用来做半导体材料，超高纯度的硅芯片广泛应用于大规模集成电路及相应的计算机技术中。 (2)单质硅用于制造晶体管、集成电路、硅整流器和太阳能电池等。 (3)硅合金的用途也很广，含硅□134%的钢具有良好的导磁性，可以用来制造□14变压器铁芯；含硅□1515%左右的钢具有良好的耐酸性，可以用来制造□16耐酸设备等。 二、二氧化硅与光导纤维 1．二氧化硅的存在 二氧化硅????? 结晶形SiO 2????? 石英??? 水晶玛瑙沙子 无定形SiO 2 ：硅藻土 2．二氧化硅的物理性质 纯净的二氧化硅晶体□01无色，熔点□02高，硬度□03大，□04不溶于水，不溶于其他一般溶剂。 3．二氧化硅的化学性质 SiO 2是一种□05酸性氧化物，其化学性质不活泼，在通常情况下，不与水、酸(□06氢氟酸除外)发生反应，能与碱溶液缓慢反应，在高温下能与□ 07碱性氧化物反应。 (1) 酸性氧化 物的通性????? 与碱反应生成盐和水，如与NaOH 反应： □08SiO 2 ＋2NaOH===Na 2 SiO 3 ＋H 2 O 与碱性氧化物反应生成盐，如高温时与 CaO 反应：□ 09SiO 2 ＋CaO===== 高温CaSiO 3 (2)弱氧化性(与碳反应)：□10SiO 2＋2C=====高温 Si ＋2CO↑ (3)与某些盐反应：
二氧化硅知识点分类
二氧化硅知识点分类 生活中的物质引入二氧化硅 纯净的二氧化硅晶体无色透明，称为水晶。具有彩色环带状或层状的石英晶体，称为玛瑙。 沙子中也存在小粒的石英晶体，是基本的建筑材料。纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基本原料，也是芯片的组成成分；石英、玛瑙可用来制作饰物和工艺品。
二氧化硅的存在形式 二氧化硅的结构 SiO2晶体的基本结构是以硅原子为中心，氧原子在4个顶角上的正四面体结构，而这些正四面体又是通过顶角的氧原子相连接。实际上，SiO2晶体是由Si和O的比例所组成的立体网状结构的晶体。二氧化硅晶体中，硅原子的4个价电子与4个氧原子形成4个共价键，硅原子位于正四面体的中心，4个氧原子位于正四面体的4个顶角上。二氧化硅是 结晶形：SiO2 无定形：硅藻土 天然二氧化硅 （硅石） 石英 水晶 玛瑙
硅原子跟四个氧原子形成的四面体结构的原子晶体，二氧化硅晶内Si原子均以sp3杂化，分别与4个O原子成键，构成Si-O四面体并占据四面体中心位置，配位数为4；O位于四面体的角顶。二氧化硅晶体中，由于Si的sp3杂化致使4个Si-O键键能相同，Si-O四面体没有极化和畸变，结构稳定。Si-O四面体通过共用角顶的O连接，在空间形成三维网状结构。 二氧化硅的物理性质 二氧化硅的化学性质 ①SiO2是酸性氧化物，但不能与水反应生成H2SiO3 ②SiO2不能与盐酸、硝酸、硫酸等其他酸反应，氢氟酸是唯一与SiO2反应的酸。
③氢氟酸能腐蚀玻璃这一特殊性质可应用于雕刻玻璃。 ④不能用玻璃瓶盛放氢氟酸，而要用塑料瓶。 ⑤制取氢氟酸也不能用玻璃器皿而要用铅皿。 思考：1.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? 因为碱液会跟玻璃塞中的SiO2反应，生成的硅酸盐会把试剂瓶和玻璃塞粘连在一起。 SiO2 ＋ 2OH－= SiO32－＋H2O 2. SiO2是不是两性氧化物? 课外拓展 二氧化硅的用途 ①信息高速公路的骨架石英光导纤维。
《二氧化硅和硅酸》教学设计 (2)
《二氧化硅和硅酸》教学设计 乐山师范学院化学学院12化学班蒋锐 12310110 本节内容选自人教版高中化学必修1第四章第一节《无机非金属材料的主角——硅》第一课时《二氧化硅和硅》。安排1学时。 一、教学设计思路分析 1、教材分析 教材地位和作用：硅及其化合物作为非金属元素知识的开端，是在第三章“金属及其化合物”内容的基础上，继续进行关于元素化合物知识的学习和研究方法的训练，本节教学采用主线为“硅单质──二氧化硅──硅酸──硅酸盐”的学习方法，，丰富了元素族概念及元素性质的递变规律的形成，为元素周期律、元素周期表的学习积累了丰富的感性材料。所以本节课起到了承前启后的作用。 2、学情分析 本节课的教学对象为高一学生，学生已有知识和未知知识分析： 已有知识： （1）碳及其化合物的有关知识 （2）知道CO2属于酸性氧化物，并能书写有关CO2的化学反应方程式 新知识： （1）SiO2及H2SiO3的物理性质及主要用途 （2）SiO2的主要化学性质 （3）硅酸的制备原理 （4）硅及其化合物在材料等领域的应用 3、学习目标 （1）、知识与技能 （a）了解硅在自然界中的含量、存在、用途 （b）了解二氧化硅的物理性质，掌握二氧化硅的化学性质 （c）认识硅酸的制备原理，使学生初步掌握化学实验基本操作、基本技能。 （2）、过程与方法 （a）学生学会运用对比的方法来认识物质的共性和个性，拥有对新旧知识进行归纳比较能力。 （b）通过硅酸的制备，具有实验设计的思维方式。 （3）、情感态度与价值观 （a）学生学会学习元素化合物的正确方法：结构决定性质、性质决定用途。 （b）学生了解硅和硅酸在日常生活、生产中的应用，感受化学的实用性，增强学习 4、教学重、难点 重点：二氧化硅和硅酸的主要性质 难点：二氧化硅的化学性质 二、教学设计方案 1、教学方法 突出学生的主体地位，以探究发现为主线，以对比归纳为辅线，最终实现教学目标。 教学设计重点：在第三章的金属元素及其化合物的学习中，学生已掌握了金属元素的学习方法，例如实验观察法等。而本节内容是非金属及其化合物学习的第一步，起着关键性的作用。所以，在本节内容中，主要以建立学生学习非金属及其化合物的方法，本节主要是采取：学生通过对比二氧化硅、二氧化碳的物理性质、分子空间结构等不同，自主归纳总结出二氧化硅的物理、化学性质；通过故事启发学生探究玻璃的制备反应，以此导入二氧化硅和硅酸钠等物质；以图片、视频、实验等辅助材料，使学生自主探究二氧化硅的化学性质。 2、教学策略
硅和二氧化硅简介
硅（Si） 硅guī（台湾、香港称矽xī）是一种化学元素，它的化学符号是Si，旧称矽。原子序数14，相对原子质量28.09，有无定形硅和晶体硅两种同素异形体，属于元素周期表上IVA族的类金属元素。硅也是极为常见的一种元素，然而它极少以单质的形式在自然界出现，而是以复杂的硅酸盐或二氧化硅的形式，广泛存在于岩石、砂砾、尘土之中。硅在宇宙中的储量排在第八位。在地壳中，它是第二丰富的元素，构成地壳总质量的25.7%，仅次于第一位 的氧（49.4%）。 目录 ◆原子硅 ◆元素硅 ◆总体特性 ◆硅的用途 ◆缺乏症 ◆高硅症 ◆工业制取纯硅 原子硅 硅原子位于元素周期表第IV主族， 它的原子序数为Z=14，核外有14个电 子。电子在原子核外，按能级由低到高， 由里到外，层层环绕，这称为电子的壳 层结构。硅原子的核外电子第一层有2 个电子，第二层有8个电子，达到稳定 态。最外层有4个电子即为价电子，它对硅原子的导电性等方面起着主导作用。 正因为硅原子有如此结构，所以有其一些特殊的性质：最外层的4个价电子让硅原子处于亚稳定结构，这些价电子使硅原子相互之间以共价键结合，由于共价键比较结实，硅具有较高的熔点和密度；化学性质比较稳定，常温下很难与其他物质（除氟化氢和碱液以外）发生反应；硅晶体中没有明显的自由电子，能导电，但导电率不及金属，且随温度升高而增加，具有半导体性质[3]。高纯硅电子转移.MP4
元素硅 元素描述： ◆ 晶体硅为灰黑色，无定形硅为黑色 ◆ 密度2.32-2.34g/cm 3 ◆ 熔点1410℃，沸点2355℃ ◆ 属于原子晶体，硬而有金属光泽，有半导 体性质 ◆ 具有金刚石的晶体结构，电离能8.151电 子伏特。 晶体硅的结构.flv ◆ 化学性质：在常温下，除氟化氢以外，很难与其他物质发生反应，在高温下能与 氧气等多种元素化合，不溶于水、硝酸和盐酸，溶于氢氟酸和碱液。[2]加热下能同单质的卤素、氮、碳等非金属作用，也能同某些金属如Mg 、Ca 、Fe 、Pt 等作用生成硅化物。 元素来源： 用镁还原二氧化硅可得无定形硅。用碳在电炉中还原二氧化硅可得晶体硅。电子工业中用的高纯硅则是用氢气还原三氯氢硅或四氯化硅而制得。 元素用途： 用于制造高硅铸铁、硅钢等合金，有机硅化合物和四氯化硅等；单晶硅是一种重要的半导体材料；掺有微量杂质得硅单 晶可用来制造大功率的晶体管，整流器和太阳能电池等。 阳光屋顶可发电.mp4 元素辅助资料： 硅在地壳中的含量是除氧外最多的元素。如果说碳是组成一切 有机生命的基础，那么硅对于地壳来说，占有同样的位置，因为地 太阳能电池 硅钢合金
人教版高中化学第一册必修硅和二氧化硅教案
硅和二氧化硅 教学目的要求： 1、知识目标 熟练掌握碳族元素相似性、递变性、特殊性的具体内容及原因。熟练掌握硅、二氧化硅的化学性质。 2、能力目标 熟悉元素周期律知识的应用，掌握元素及化合物一类知识的学习方法。 通过碳与硅，二氧化碳与二氧化硅的对比学习，培养学生的推理、归纳、迁移能力。 3、德育目标 引用中国科学界重要贡献，激发学生爱国主义情感 能灵活运用对立统一的辩证唯物主义观点，分析、解释元素化合物知识的有关内容。激发学生兴趣，培养勇于探索知识的学习品质。 通过硅和二氧化硅的用途的学习，让学生体会到化学与社会的紧密联系，增强学生学习化学的情感需要 教学重点：硅和二氧化硅的化学性质 教学难点：硅和二氧化硅的化学性质 教学用具：多媒体辅助教学 教学过程： [情景设置]投影：CCTV报道，《共和国的嘉奖》2020年3月28日，庄严肃穆的人们大会堂。邓中翰心潮起伏，久久难以平静。在这里，他将代表中星微“星光中国芯”研发团队。接受共和国最高规格的奖励——国家科技进步奖。…… 他们把技术变成了生成力和滚都能听到“中国芯”咚咚跳动的声音。（激发学生爱国主义情感）滚的财富，从此，中国人可以用上“中国芯”，并且让世界上其他国家也用上“中国芯”。让全世界 [提问]：你读了这篇令人振奋的报道，你是否想知道“中国芯”的核心材料是什么？[学生]：硅。 [师]：含硅物质除了包括应用到“中国芯”等电子材料外，它还应用到我们生活的方方面面。及其化合物与我们的生活如此密切，让我们一起来学习硅及其化合物的知识 [板书]：第二节硅和二氧化硅 [提问]元素化合物知识学习的一般规律是什么？ [学生]结构性质用途、制法 [过渡]下面我们来认识一下元素含量居于自然界第二的硅单质。 [板书]1。硅（Si） [师]请大家阅读课本，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、思考]投影展示问题
硅单质的分类
概论 第一章硅单质及化合物的性质 1.1 硅元素 硅元素原子序数14，在自然界有三种同位素分别为28Si，29Si，30Si，所占比例分别为92.23%，4.67%，3.10%，硅的原子量为28.025。硅元素在元素周期表第三周期IV A族，硅原子的价电子构型为3s23p2,价电子数目与价电子轨道数相等,被称为等电子原子，电负性为1.90，原子的共价半径为117pm，硅主要氧化数为+4和+2。硅在地壳中的丰度为25.90%，仅次于氧，硅的含量在所有元素中居第二位，硅在自然界主要以氧化物形式（如硅酸盐矿石和石英砂）存在，不存在单质。 1.2硅单质及其性质 1.2.1 硅的物理性质 硅晶体是原子晶体，是深灰色而带有金属光泽的晶体，它的熔点为1420℃，沸点为2355℃，莫氏硬度为6.5。硅晶体为脆性，密度为2.329g/cm3,比热为0.7J/(g.K)。硅晶体形成过程是硅原子中的价电子进行杂化，形成四个sp3杂化轨道，相邻硅原子的杂化轨道相互重叠，以共价键结合，形成硅晶体。在常压下硅晶体具有金刚石型结构。 硅单质是半导体，本征电阻率为2.3×105Ω·cm,介于导体与绝缘体之间。硅晶体的共价键 （如图1-1）中电子在正常情况下是束缚在成键两原子周围，它们不会参与导电。因此在绝对温度零度（T=0K）和无外界激发的条件下，硅晶体没有自由电子存在。 图1-1 硅晶体的共价键结构 但在通常情况下，有部分电子因获得动能而摆脱共价键的束缚，成为自由电子。而成键原子少了电子形成空穴（如图1-2）。其它价电子会移动来占据空穴，一个空穴消失，但又形成一个新空穴，由此出现空穴的移动。在半导体中自由电子和空穴均为可运动的导电电荷，又称为“载流子”。具有这样两种载流子是半导体不同于导体、绝缘体的特点之一。
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
硅和二氧化硅
我们国家是一个历史悠久的文明古国，有很多的发明创造，其中一万年前就制出了陶器，还有举世文明的秦兵马俑，展示了当时制陶的规模和高超的技术和艺术水平，那同学们知道陶瓷的主要成分是什么么？1、对，是硅元素，同学们都非常聪明，这节课呢我们就来学习一下硅和二氧化硅。2、这就是我们今天要学习 的内容，硅和二氧化硅。［板书］第一课时硅和二氧化硅［引言］请大家看课本彩图中的硅单质照片。 ［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） ［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：
硅教学设计
无机非金属材料的主角──硅教学设计 1．指导思想与理论依据高中化学新课程着眼于学生发展、社会发展和学科发展的需要，强调密切联系社会生活实际，关注化学发展的前沿，注重化学与生活、社会、技术之间的相互影响和相互联系，高度重视实验与探究，倡导自主、探究、合作的学习方式。因此，本节课在内容安排上突破传统的物质中心模式，不再追求元素化合物知识系统（存在、组成、结构、性质、制法、用途）的完整，而是注重STS 教育，从学生已有的生活经验出发，引导学生学习身边的常见物质，将物质性质的学习融入有关的生活现象和社会问题的分析解决活动中，体现其社会应用价值。这样的学习顺序符合学生的认知规律，有利于学生的学习。 2．教学内容分析 （1）主要内容本课时位于化学必修1 的第四章第一节，主要内容是二氧化硅和硅酸。本节课的主线是： 本节课重点介绍了硅酸凝胶的制取方法、硅胶的用途以及二氧化硅的重要性质和用途。 （2）地位与作用硅及其化合物作为非金属元素知识的开端，是在第三章“金属及其化合物”内容的基础上，继续进行关于元素化合物知识的学习和研究方法的训练，本节教学采用主线为“硅酸盐──硅酸──二氧化硅（硅的亲氧性）──硅单质（应用）”的纵向学习方法，有别于第三章的横向对比学习法，丰富了元素族概念及元素性质的递变规律的形成，为元素周期律、元素周期表的学习积累了丰富的感性材料，同时，也为以后学习选修模块2 “化学与技术”中的第三单元“化学与材料的发展”奠定了知识基础。 本节内容与生产生活、材料科学、信息技术等联系较为密切，知识面广，趣味性强，能使学生真正认识化学在促进社会发展，改善人类的生活条件方面所起的重要作用，全面地体现了化学学科的社会应用价值。通过本节的学习，有利于贯彻STS 教育的观点，激发学生学习的兴趣，促进学生科学素养的提高。 （3）教材处理本节课从生活中常见的干燥剂入手，创设问题情景，激发学生的学习兴趣和求知欲，进而主动接受学习任务；通过探究实验，体验硅酸的制取，进一步了解硅胶和变色硅胶；通过对比碳和硅原子结构的相同点和不同点，认识二氧化硅的结构，采用比较的方法学习SiO2 的化学性质，并把硅及其化合物在信息技术、材料化学等领域的应用和发展融合在性质的介绍中，从而让生活在信息技术时代的学生体会到常见硅及其化合物知识的价值，深刻理解硅成为无机非金属材料的主角的原因，激发学生对材料科学的兴趣和求知欲望，全面体现化学课程的科学教育功能。 本节课也为不同层次的学生设计了不同的教学目标，基础较弱的学生把重点放在课前的预习和课堂上的性质对比教学中，而学有余力的优秀学生可以在课后对课堂上没有深入研究的一些问题进行挖掘和拓展，如将硅及其化合物的结构理论知识、在材料领域中的应用等作为拓展性内容，通过查阅资料、讨论等方法进行更深入的学习。 3．学生情况分析 1）本节课的教学对象为高一学生，学生已有知识和未知知识分析：