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1、必修1号 课题：4-1 无机非金属材料的主角硅【学习目标】知识与技能1了解硅在自然界的存在形式及硅酸盐工业 2掌握硅及其氧化物的结构及重要化学性质过程与方法 自主学习培养学生自学能力【探究活动一】硅及其化合物的存在1存在：硅在地壳中含量居第 位，构成地壳中大部分的岩石、沙子和土壤的成分为硅的 及 。2硅的原子结构特点【画出】碳、硅原子的结构示意图分别为 、 。（1）根据原子结构，判断它们得、失电子的难易？（2）主要形成几价化合物？ （3）碳是构成 物的主要元素；硅是构成 与 的基本元素。 3硅的非金属性并不比碳强，碳在自然界中有游离态存在（如金刚石），而硅却全部以化合态形式存在，为什么？即在地
2、球上，硅为什么以熔点很高的氧化物及硅酸盐的形式存在？碳为什么主要构成有机化合物？【探究活动二】 二氧化硅1存在形态及结构（1）存在形态分类有哪两大类？ 统称什么俗名？（2）SiO2晶体结构如何？课本中P74科学视野（3）主要成分为SiO2晶体的物质还有哪些俗名？ SiO2的用途？（特别是信息高速公路的骨架）2物理性质：SiO2是网状结构的晶体，决定了SiO2的物理性质，用4个字表达： 3化学性质 （1）跟惟一的一种酸反应： ，该反应的用途？【思考】用于雕刻玻璃是不是利用了氢氟酸具有的酸性？ 为什么？氢氟酸的保存？（2）SiO2+H2O = 能不能反应? 反方向能不能进行？写反应：（3）与碱性氧
3、化物反应生成盐，SiO2 + CaO 。（4）与强碱反应 【思考】实验室为什么不用带玻璃塞的试剂瓶盛放NaOH等碱性溶液?【明确】反应方程式 、离子方程式 Na2SiO3溶液俗名 ，有黏性，常用作黏合剂，是一种矿物胶。 应用什么样的塞子?碱性溶液还包括哪些溶液也同样不能用带玻璃塞的试剂瓶盛放？【疑问】玻璃瓶口、塞处会跟NaOH等碱性溶液反应，为什么还可用玻璃瓶盛装碱？【解决】 瓶口内侧与瓶塞都是经过磨砂处理的，表面粗糙，造成碱性的液体容易滞留，并且水分蒸发，碱液浓度增大，促使二者更易反应。其他部位因表面光滑而难于反应。【结论】SiO2能跟碱或碱性氧化物反应，属于 性氧化物，属于硅酸的 ，但有人
4、说“SiO2既能与HF又能与NaOH反应，属于两性氧化物”，对不对？ 为什么？【探究活动三】 硅酸（H2SiO3)1酸性强弱【体验】水玻璃露置于空气中变质的化学反应及离子方程式： 、 上述反应还有另外的写法，即过量的CO2通入水玻璃中，反应又怎样？ 、 【结论】硅酸的酸性比碳酸的酸性 ，用了什么原理来证明的？【类似反应复习】NaAlO2溶液与CO2的写法：（CO2少量与过量两种情况） 、 2制备 【回忆】FeCl3 + NaOH得 色的Fe(OH)3 ；控制条件，FeCl3饱和溶液+沸水可得 色的Fe(OH)3 ，外观像 。所得Fe(OH)3经 会转化为所得Fe(OH)3 【同理】硅酸也有 和
5、 之分。（1）制取硅酸胶体及凝胶步骤：Na2SiO3溶液滴酚酞逐滴加稀盐酸边滴边振荡至溶液红色变 并接近 色时停止。现象： 先得H2SiO3逐渐聚合而形成的 ，后盐酸过量（硅酸浓度较大时）形成 而 的、 状的硅酸 。反应方程式（两种写法） 、 【思考】如何从SiO2 开始制取H2SiO3？（2）硅胶 产生：硅酸凝胶经干燥脱水得到 的硅酸 凝胶，称为硅胶。【资料】老版教材中说成：硅胶是含 %水的 ，更容易记忆。用途：实验室和袋装食品、瓶装药品的 剂，也可作 剂的载体。【探究活动四】 硅酸盐1什么是硅酸盐？是由 、 和 组成的化合物的总称。【思考】硅酸盐制品性质 、熔点较 ，大都 溶于水2最简单的
6、硅酸盐？ 水玻璃的用途？（书中实验） 3硅酸盐组成用“氧化物”表示（1）表示顺序：活泼金属氧化物 较活泼金属氧化物 二氧化硅 水，（2）系数确定：除氧外，原子个数守恒决定系数。（3）氧化物之间用“”隔开【体验】硅酸钠(Na2Si03)改写为氧化物形式为： ；（4）系数配置出现分数应化为整数。【体验】正长石KAlSi3O8要写成 形式。【提醒】盐的组成用氧化物的形成表示，并不意味就是由氧化物构成的！【探究活动五】 无机非金属材料1传统无机非金属材料主要是指 材料（1）传统硅酸盐陶瓷 原料： ；加工方法： 。（2）玻 璃生产原料： 。生产设备： 。生产过程：把原料粉碎并按适当比例混合后，放人玻璃熔
7、炉中加热、熔化，冷却后得到普通玻璃。主要的化学反应有： 、 。【思考】 上述两反应原因？ 是不是说明了硅酸的酸性比碳酸强？ 【回答】因在高温进行，有利于二氧化碳从体系中挥发出来，而二氧化硅不行，所以反应可以进行。属于“难挥发性的酸酐制取易挥发性的酸酐”的原理。与“Na2SiO3 + CO2+H2O= Na2CO3+ H2SiO3”并不矛盾，因为后者是在溶液中进行的，属于复分解反应的原理。普通玻璃主要成分： 熔合在一起的混合物。重要性质：玻璃在常温下呈固态， 固定的熔点，受热在一定温度范围内逐渐软化。玻璃的种类：铅玻璃(用于制光学仪器)；有色玻璃蓝色钴玻璃(Co2O3)、红色玻璃(Cu2O)；钢
8、化玻璃(用于汽车车窗，其主要成分同 ，是用普通玻璃熔化后急速却而形成的)： （3）水泥 原料： 普通硅酸盐水泥的主要成分（分别用氧化物的形式表示）：硅酸三钙 、硅酸二钙 、铝酸三钙 性能：水泥具有水 性水泥中加入石膏的目的？2新型无机非金属材料（近年来，具有特殊功能的陶瓷材料迅速发展）(1)高温结构陶瓷，如氮化硅(Si3N4)陶瓷，碳化硅(SiC)陶瓷，SiC俗名 ，硬度很 ，可用作 、 的磨料。(2)生物陶瓷：如氧化铝陶瓷(A12O3)，氧化锆陶瓷(ZrO2) 等； (3)压电陶瓷：以钛酸钡(BaTiO3)和钛酸铅(PbTiO3)为主要成分。(4)光导纤维： 【探究活动六】 硅单质 1物理性
9、质与碳相似，单质硅也有 和 两种单质。晶体硅结构与 类似，它是带有 光泽的 色固体，熔点 ，硬度 ，有脆性。硅在元素周期表中处于金属与非金属的过渡位置。晶体硅的导电性介于 之间，是良好的 材料。2化学性质(1)常温下硅的化学性质 （不活泼），只能和氟气、HF、强碱(NaOH)发生反应： 、 、 (2)在加热条件下，硅能和某些非金属单质发生反应。硅与氧气： 。 3制取、用途【再回忆】然界有没有游离态的硅？ 常见的化合态的硅有和 等。【思考】半导体行业的行话：“从沙滩到用户”何意？（1）制粗硅反应： （2）粗硅的提纯的反应： 、 。【资料】高纯硅的纯度可达99.99999999 %（3）硅主要的用途：硅可以用来制造 、 等。
