4.1 无机非金属材料的主角 硅
自主预习空间
一、二氧化硅
硅元素的存在：硅在地壳中的含量仅次于 ，硅的 和 约占地壳质量的90%以上；硅原子最外层有 个电子，主要形成 价的化合物，硅原子结构示意图： 。
SiO2的存在形式
硅石： 二氧化硅 ：无色透明的晶体
SiO2 石英： 的二氧化硅 ：具有彩色环带状或层状
沙子：含有 的石英晶体
SiO2的结构
每个Si原子与周围的 个O原子相结合，每个O原子与 个Si原子相结合。
实际上，二氧化硅晶体是由Si原子和O原子按 的比例所组成 的 结
构的晶体，我们通常用“SiO2”表示二氧化硅的组成。
物理性质：二氧化硅是 的固体， 于水。
4、化学性质
（1）与氢氟酸： 。（用途：可以用来 ）。
（2）SiO2作为酸性氧化物可以和 、 反应，但与水 。
①和碱反应： ；②和碱性氧化物反应： 。
5、二氧化硅的用途
（1）以SiO2为主要成分的沙子仍然是基本的建筑材料；（2）电子工业的重要部件、光学仪器；
（3）是信息高速公路的骨架— 的主要成分；（4）用石英、玛瑙制作 。
二、硅酸
1、硅酸是一种很弱的酸，其酸性比碳酸还 ，溶解度很 。硅酸浓度较大时，则形成软而透明的、胶冻状的 。硅酸凝胶经干燥脱水就形成硅酸干凝胶，称为“ ”。硅胶常用作食品等的 ，也可用作催化剂的 。
2、SiO2不溶于水，所以硅酸只能通过 与其他酸反应制得。
实验操作
实验现象
结论及方程式
在Na2SiO3饱和溶液中，滴加酚酞溶液，然后在所得的溶液中逐滴加入稀盐酸
在Na2SiO3饱和溶液中，滴加酚酞溶液呈 色。逐滴加入稀盐酸，有透明的凝胶产生，溶液红色逐渐 ，最后
Na2SiO3溶液显碱性，与盐酸反应生成 ，化学方程式为
三、硅酸盐
1、概念：硅酸盐是由 组成的化合物的总称
2、硅酸盐的性质：是一大类结构复杂的固态物质，大多 于水，化学性质很 。
3、最常见的硅酸盐—Na2SiO3
Na2SiO3的水溶液俗称 . ，常用作 和 。
硅酸盐组成的表示：通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示其组成。
化学式法：
氧化物法
Na2SiO3
CaSiO3
Al2Si2O5（OH）4（黏土的主要成分）
KAlSi3O8
Ca2Mg5Si8O22(OH)2
5、三种常见的硅酸盐产品
硅酸盐产品
原料
主要设备
主要反应
水泥
石灰石和黏土
水泥回转窑
复杂的氧化还原反应
玻璃
纯碱、石灰石、石英
玻璃窑
、
陶瓷
黏土
—————
复杂的氧化还原反应
6、新型含硅物质
（1）具有金刚石结构的碳化硅（SiC，俗称 ）；（2）具有很高 的硅钢；
（3）既耐高温又耐 的硅橡胶；（4）人工制造的 主要用作吸附剂和催化剂等。
四、硅单质
1、种类：单质硅有 和 两类。
2、结构：晶体硅的结构与 相似。
3、性质（1）物理性质
色、态
光泽
熔点
硬度
质地
导电性
（2）化学性质：在常温下化学性质不活泼，但能与 、 发生反应。
4、用途（1） ，如硅芯片等。（2） ，如光电池等。
5、制备：
【思维拓展】1、实验室保存NaOH溶液时为何不能用玻璃塞？实验室保存HF溶液，应注意什么？
2、SiO2既能与NaOH溶液反应，也能与氢氟酸反应，属于两性氧化物吗？
3、CO2 和 SiO2 在结构性质上的差异，请填表：
CO2
SiO2
结构
晶体中有无单个分子
空间构型
物
理
性
质
颜色、状态
熔沸点
硬度
溶解性
属类
化
学
性
质
与水
与碱NaOH
与碱性氧化物
与某些盐
与氢氟酸
4、如何证明碳酸的酸性与硅酸强？
4.1无机非金属材料的主角硅
(30分钟 50分)
一、选择题(本题包括6小题,每小题5分,共30分)
1.硅及其化合物在材料领域中应用广泛。下列说法正确的是( )
A.水晶项链是硅酸盐制品
B.硅单质广泛用于光纤通讯
C.利用盐酸刻蚀石英制作艺术品
D.硅酸钠可用于制备木材防火剂
2.下列对晶体硅的有关叙述正确的是( )
A.晶体硅和金刚石的物理性质相似,因其结构相似,故其化学性质也相似
B.硅在地壳中含量居第二位,可以以游离态存在于自然界中
C.晶体硅是一种良好的半导体材料,可用于制造光电池及计算机芯片
D.晶体硅具有金属光泽,故它属于金属材料,可以导电
3.(2013·沈阳高一检测)能证明碳酸的酸性比硅酸强的实验事实是( )
A.CO2溶于水生成碳酸,SiO2不溶于水也不能跟水直接反应生成硅酸
B.在高温条件下,SiO2和Na2CO3能发生反应:
SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑
C.SiO2熔点比CO2高
D.CO2通入Na2SiO3稀溶液中,生成白色胶状沉淀,所生成的H2SiO3逐渐聚合而形成硅酸溶胶
4.(双选)下列溶液中可以盛放在玻璃瓶中,但不能用磨口玻璃塞的是( )
A.硅酸钠溶液 B.氢氟酸 C.氢氧化钠溶液 D.氯化钠溶液
5.(2013·厦门高一检测)下列关于水玻璃的性质和用途的叙述中,不正确的是( )
A.水玻璃是一种矿物胶,既不燃烧也不易被腐蚀
B.在建筑工业上可以作黏合剂
C.木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧
D.水玻璃的化学性质稳定,在空气中不易变质
6.下列反应的离子方程式中,不正确的是( )
A.二氧化硅和氢氟酸反应:SiO2+4H+====Si4++2H2O
B.二氧化硅和氢氧化钾溶液反应:SiO2+2OH-====Si+H2O
C.水玻璃中滴入盐酸:Si+2H+====H2SiO3↓
D.碳酸钡滴加稀硝酸:BaCO3+2H+====Ba2++H2O+CO2↑
二、非选择题(本题包括2小题,共20分)
7.(8分)(2013·天水高一检测)石棉是一类建筑材料,主要成分为硅酸盐,化学式是CaMg3Si4O12。
(1)这种石棉的化学式改写成氧化物形式为________。
(2)该石棉与酸或碱反应时可以看作各氧化物分别与酸、碱反应,则该石棉与足量的稀硝酸反应后过滤,滤渣主要是________。
8.(12分)有三种无色透明、不溶于水的坚硬固体,A固体在氧气中完全燃烧只得到一种无色气体,此气体能使澄清石灰水变浑浊,标准状况下测得此气体密度为氧气密度的1.375倍。B固体可溶于热的苛性钠溶液,再往该溶液中加入过量盐酸时,析出白色胶状沉淀,此沉淀干燥后,为不溶于水的白色粉末,它是一种比碳酸还弱的酸;将B与石灰石、纯碱按一定比例混合加热得到C,C在高温时软化,无固定熔点。
(1)A为__________。
(2)B为__________,有关反应的化学方程式为___________________________、
___________________________。
(3)C为__________,生成C的有关反应的化学方程式为___________________。
答案解析
1.【解析】选D。A项,水晶是纯净的SiO2;B项,制造光导纤维的主要原料是SiO2,不是Si;C项,氢氟酸用于刻蚀石英制作艺术品,盐酸与SiO2不反应;D项,用Na2SiO3溶液浸泡的木材不易燃烧,故Na2SiO3可用作防火剂。
2.【解析】选C。A项,金刚石与晶体硅的物理性质相似,如熔点高、硬度大等,但二者是不同的单质,化学性质不相似;B项,硅在自然界中全部以化合态形态存在;D项,硅属于非金属材料。
3.【解析】选D。要证明H2CO3的酸性比H2SiO3强,根据复分解反应强酸制弱酸的原理,应使CO2与可溶性硅酸盐反应,只要反应产生H2SiO3即能证明。A项,物质的水溶性不能用于证明酸的相对强弱;B项,该反应为极端条件高温下固体间的反应,而复分解反应的实质是两种物质在水溶液中相互交换离子;C项,物质的物理性质(如熔点)不能用于证明酸的相对强弱;D项,符合复分解反应强酸制取弱酸的原理。
4.【解析】选A、C。玻璃中的成分SiO2能与NaOH溶液反应生成具有黏性的Na2SiO3溶液,容易将瓶塞和瓶口粘在一起;氢氟酸能腐蚀玻璃;NaCl溶液可以贮存在带有磨口玻璃塞的玻璃瓶中。
【互动探究】(1)NaOH溶液能否贮存在玻璃试剂瓶中?
提示:可以,玻璃试剂瓶内壁十分光滑,因此SiO2与NaOH溶液反应十分缓慢。
(2)石灰水、Na2CO3溶液能否用带磨口玻璃塞的玻璃瓶贮存?
提示:不能。石灰水、Na2CO3溶液中c(OH-)大,碱性较强,也能与玻璃中的SiO2缓慢发生反应,将瓶口、瓶塞粘在一起。
5.【解析】选D。Na2SiO3的水溶液叫水玻璃,是一种矿物胶,通常用作防火材料。在空气中发生反应Na2SiO3+CO2+H2O====H2SiO3(胶体)+Na2CO3,故D项不正确。
【易错提醒】(1)H2SiO3的酸性弱于H2CO3,Na2SiO3易与空气中的CO2发生反应。
(2)水玻璃是Na2SiO3的水溶液,属于混合物,不能错把Na2SiO3称为水玻璃。
6.【解析】选A。A项氢氟酸为弱酸,书写离子方程式应写分子式,正确的离子方程式为SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O;B、C、D项均符合反应原理及离子方程式书写要求。
7.【解析】(1)硅酸盐改写成氧化物形式可按:
活泼金属氧化物·较活泼金属氧化物·非金属氧化物·SiO2·H2O,则CaMg3Si4O12改写成氧化物形式为CaO·3MgO·4SiO2。
(2)CaO和MgO均能与稀硝酸反应,但SiO2与稀硝酸不反应,因此该石棉与足量稀硝酸反应后过滤,滤渣为SiO2。
答案:(1)CaO·3MgO·4SiO2 (2)SiO2
【技法小结】硅酸盐的氧化物形式表示方法
(1)书写形式:
①氧化物的排列顺序:活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→非金属氧化物→二氧化硅→水
②氧化物之间用“·”隔开。
(2)化学计量数:
①配置原则:各元素原子总个数符合原来的组成。
②若出现分数应化为整数。
例如:钠长石NaAlSi3O8不能写成Na2O·Al2O3·3SiO2,应写成Na2O·Al2O3·6SiO2。
8.【解析】(1)A的燃烧产物的相对分子质量为1.375×32=44,由题意知,A为金刚石。(2)B能与碱反应,且产物中加过量盐酸得胶状沉淀,由此可确定B为水晶。(3)SiO2、CaCO3、Na2CO3可在高温下反应,制得的C是玻璃。
答案:(1)金刚石
(2)水晶 SiO2+2NaOH====Na2SiO3+H2O
Na2SiO3+2HCl====2NaCl+H2SiO3(胶体)
(3)玻璃 SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑、SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑
课件35张PPT。第一节 无机非金属材料的主角——硅1．分别画出碳原子和硅原子的原子结构示意图，比较这两种元素在原子结构上的异同点。
【答案】C Si
相同点：最外层均有4个电子；不同点：碳原子含2个电子层，而硅原子含3个电子层。因此性质上既有相似性又有差异性。温 故 2．我们知道在常温下，碳的化学性质很稳定，这也是古代一些书法家的字画能够保存很长时间的原因。在高温下，碳能够和哪些物质反应呢？举例说明。1．玻璃在高温熔融状态下抽成丝可制成玻璃纤维，用特种光学玻璃拉制成的玻璃纤维可作为__________，广泛应用于光纤通讯。
2．芯片电脑是用纯度极高的________单质制成的。人们可以利用沙子(主要成分是____________)，通过化学方法制得：有关的化学反应原理为____________________________、____________________、_____________________________。知 新光导纤维 硅 二氧化硅 3．下列属于硅酸盐材料的是( )
A．水晶 B．玻璃
C．生石灰 D．玛瑙
【答案】B1．存在
存在形态有______形和______形两大类，水晶、玛瑙的主要成分是_________________。互动探究二氧化硅结晶 无定 结晶的二氧化硅 2．物理性质高 大 不溶 3．化学性质SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
4．用途
(1)纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基本原料，可以制作______________。
(2)___________和_____________制作饰物和工艺品。光导纤维 石英 玛瑙 探究1：CO2和SiO2的性质有何异同？【答案】B
【解析】酸性氧化物是能与碱反应生成盐和水的氧化物。所以能与碱反应生成盐和水可以证明该氧化物是酸性氧化物。 下列说法不正确的是( )
A．因SiO2不溶于水，故H2SiO3不是SiO2对应的酸或说SiO2不是H2SiO3的酸酐
B．CO2通入水玻璃可以得到硅酸沉淀
C．SiO2是一种空间立体网状结构的晶体，熔点高、硬度大
D．氢氟酸能够腐蚀玻璃，故不能用玻璃瓶来盛装氢氟酸
【答案】A
【解析】SiO2是酸性氧化物，是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能与水反应生成H2SiO3。【答案】A
【解析】A中HF是弱酸，应写成分子形式，生成的SiF4是气体，应保留分子式。1．硅酸
(1)硅酸是难溶于水的____酸，其酸性比碳酸______，硅酸______使紫色石蕊试液变红色。
硅酸不稳定，受热易分解，化学方程式为______________________________。
(2)硅酸能与碱溶液反应，和NaOH溶液的反应方程式为___________________________________。 硅酸、硅酸盐、硅单质弱 弱 不能 H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O (3)硅酸可通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制得。例如：Na2SiO3＋2HCl===____________________，Na2SiO3＋CO2＋H2O===_____________________________。
(4)硅胶
硅酸凝胶经干燥脱水得到的_______________，称为“硅胶”，具有强的________，常用作________或________的载体。H2SiO3↓＋2NaCl H2SiO3↓＋Na2CO3 硅酸干凝胶 吸水性 干燥剂 催化剂 2．硅酸盐
硅酸盐是构成地壳______的主要成分。
硅酸钠的水溶液俗称________，是无色黏稠液体，常用作________、________、________。岩石 水玻璃 黏合剂 防火剂 防腐剂 3．硅单质
硅在地壳中的含量居第______________位，仅次于________，全部以_____________存在；硅的原子结构示意图
为______________，在化合物中主要表现________。
单质硅有______和________两种，晶体硅的结构类似于金刚石，是带有______光泽的________固体，硬度________，有________性，是良好的________材料。二 氧 化合态 正四价 晶体 无定形 金属 灰黑色 大 脆 半导体 探究2：硅酸钠有哪些化学性质？常见的硅酸盐制品有哪些？
1．硅酸钠的化学性质
(1)与比硅酸酸性强的一些酸反应，生成难溶于水的硅酸。
Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3↓＋2NaCl(2)不能燃烧，不易腐蚀，热稳定性良好。
Na2SiO3的耐火性实验2.三种常见的硅酸盐产品点睛之笔：(1)实验室中，盛放Na2SiO3溶液、NaOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，要用橡胶塞。原因是玻璃中含有 SiO2，与 NaOH 溶液反应生成 Na2SiO3，Na2SiO3溶液有很强的黏合性，能将玻璃塞和玻璃瓶黏合在一起，久之不能打开。
(2)Na2SiO3溶液易与空气中的CO2反应生成 H2SiO3，故应密封保存。
(3)因 HF能腐蚀玻璃，所以实验室不能用玻璃瓶保存氢氟酸，也不能用玻璃塞。氢氟酸可用于雕刻玻璃。 某科研小组，用含有少量的CaO和Fe2O3的高岭土(主要成分：Al2O3·2SiO2·2H2O)，实验新型的净水剂。实验程序如下：已知Al2O3与纯碱反应的产物是NaAlO2和CO2。试回答下列问题：
①写出混合物A、B、滤液C的主要成分。
A．____________；B.____________；C.____________。
②写出高岭土与纯碱熔融的两个化学方程式___________ ____________________________________________________。
③沉淀D的化学式是________________，生成该沉淀的离子方程式___________________________________________ ____________________________________________________。④该实验中，熔融高岭土可以选用的坩埚有________。
A．玻璃坩埚 B．瓷坩埚
C．氧化铝坩埚 D．铁坩埚
【解析】将高岭土样和纯碱混匀，加热熔融时，土样中的Al2O3和SiO2将与纯碱发生反应，生成偏铝酸盐和硅酸盐，并溶于水中；而CaO、Fe2O3不与纯碱反应而成为残渣。滤液中的偏铝酸盐和硅酸盐与盐酸反应，得到溶于水的铝盐和不溶于水的硅酸。由于陶瓷的成分是硅酸盐，它和氧化铝都会与纯碱反应，因此在熔融土样时只能选用铁坩埚。 下列关于硅的说法不正确的是( )
A．硅是非金属元素，但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，不与任何物质起反应
D．当加热到一定温度时，硅能与氧气、氯气等非金属反应
【答案】C
【解析】加热和高温条件下，硅能与氧气、氯气起反应。选 C。 硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。
(1)SiO2是玻璃的成分之一，SiO2与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为____________________________________________ ____________________________________________________，
工艺师常用________(填物质名称)来雕刻玻璃。
(2)用 Na2SiO3溶液浸泡过的棉花不易燃烧，体现Na2SiO3的用途——可做________的原料。 矿泉水一般由岩石风化后被地下水溶解其中一部分生成的。此处所指的风化作用是指矿物与水和CO2作用的过程。例如，长石(KAlSi3O8)风化生成高岭土[Al2Si2O5(OH)4]，此反应的化学方程式为 2KAlSi3O8＋2H2CO3＋5H2O=== 2KHCO3＋4H2SiO3＋Al2Si2O5(OH)4。创新探究
(1)将下列复杂硅酸盐改写成氧化物形式：
①KAlSi3O8 _____________________________________；
②Al2Si2O5(OH)4 _________________________________。
(2)这个反应能够发生的原因是_______________________ __________________________________________________________________________________________________________。【解析】(1)将复杂硅酸盐化学式改写成氧化物形式时，只需将除 O以外所有的元素写成其氧化物形式，中间用“·”间隔，注意组成要与原硅酸盐一致。(2)风化的反应是复杂的化学反应，但我们可以利用简单的化学原理去理解它，抓住了由较强的酸可以制得较弱的酸这一规律，问题就会迎刃而解。
【答案】(1)①K2O·Al2O3·6SiO2
②Al2O3·2SiO2·2H2O
(2)因为碳酸酸性比硅酸强，由较强的酸可制得较弱的酸
拓展：硅酸盐的种类多，结构复杂，其组成的表示方法有两种。
(1)盐化学式法
如硅酸钠Na2SiO3、硅酸钙CaSiO3等，此法一般用于组成较简单的硅酸盐。(2)氧化物法
如高岭石：Al2O3·2SiO2·2H2O
石棉：CaO·3MgO·4SiO2 长石：K2O·Al2O3·6SiO2
氧化物书写的顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水。
氧化物前计量数配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒配置。
注意事项：①氧化物之间以“·”隔开；②计量数配置出现分数应化为整数。4.1 无机非金属材料的主角 硅（第1课时）
教学目标
一、知识目标
1．了解二氧化硅的晶体结构，掌握二氧化硅的化学性质，了解其用途。
2．对硅酸的组成、性质及制备形成初步的认识。
二、能力目标
通过对二氧化硅的晶体结构及其化学性质的学习，培养学生空间想象能力和逻辑思维能力。
三、情感目标
感受化学在生活生产中的重要地位，培养学生关注社会的意识和责任感。
教学重点
二氧化硅的性质和硅酸的制备。
教学难点
培养学生对知识的归纳、总结和探究的能力。
教学用具
多媒体、饱和硅酸钠溶液、酚酞试液、稀盐酸、试管、滴管等。
教学过程
一、新课引入
展示图片：水晶、玛瑙、石英坩埚、沙子。你知道组成这些物质的成分是什么吗？
讲述：这些物质虽然看起来形态各异，实际上它们都含有同一种元素——硅，硅在地壳中的含量仅次于氧。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，我们首先来学习二氧化硅及其化合物——硅酸的有关知识。
二、新课教学
板书：第一节 硅
过渡：首先，我们来了解一下硅元素的有关知识。
学生阅读课本第74页的第一、二自然段，了解硅在自然界的含量、存在形态等方面的内容。
归纳整理：硅以化合态存在于自然界，硅元素主要以氧化物和硅酸盐的形式存在于地壳的各种矿物和岩石里。
过渡：我们先来学习硅的氧化物——二氧化硅的性质。
(一)二氧化硅和硅酸
1．二氧化硅
学与练：写出C和Si的原子结构示意图，根据最外层电子数，推测CO2 和SiO2的性质是否相同？
归纳整理：C和Si的最外层都有4个电子，CO2 和SiO2分别是二者的最高价氧化物，它们的性质应该相似但又不完全相同。
思考与交流：请同学们回忆我们初中学过的二氧化碳的性质，并从物理性质和化学性质两方面回答。
学生思考交流回答，教师补充。
归纳整理：
①二氧化碳的物理性质：常温常压下是无色无味的气体、能溶于水、密度比空气大。
②二氧化碳的化学性质：
CO2+H2O= H2CO3
CO2+Na2O △ Na2CO3
CO2+CaO △ CaCO3
CO2+2NaOH= Na2CO3+H2O
CO2能与碱反应生成盐和水，是酸性氧化物。
过渡：下面我们来学习二氧化硅的性质，并和二氧化碳的性质加以比较，看二者是否相同。
学生阅读教材第75页的内容，了解二氧化硅的性质及用途。
归纳整理：二氧化硅广泛存在于自然界中，与其他矿物共同构成了岩石，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，水晶是纯度较高的二氧化硅。二氧化硅可用来做光导纤维；石英可用来做石英钟、石英表，耐高温的石英玻璃；水晶可以用来制造电子工业中的重要部件、光学仪器、工艺品、眼镜片等，含有有色杂质的石英，还可用于制造精密仪器轴承，耐磨器皿和装饰品等。
⑴二氧化硅的物理性质：
SiO2是一种坚硬难熔的固体，不溶于水。
用途：可用于制作光导纤维、石英坩埚、饰品等。
讲解：CO2、SiO2的物理性质差别很大，二氧化碳是一种无色无味的气体，二氧化硅是一种坚硬难熔的固体。原因是二者的结构不同，相关知识我们将在选修教材中学习。
过渡：SiO2与CO2的物理性质差别很大，那么它们的化学性质是不是也有这么大的差异呢？请大家阅读课本第76页有关内容，并填写下表。
板书；
⑵二氧化硅的化学性质
PPT展示：SiO2与CO2化学性质的比较
物质
二氧化硅(SiO2)
二氧化碳(CO2)
与水反应
与碱反应
与碱性氧化物反应
与酸反应
与碳反应
展示一个同学的答案，分析对比，得出结论。
归纳整理：CO2、SiO2的化学性质差别不很大，比较相似，都能与碱性氧化物或强碱反应生成盐，都是酸性氧化物。二氧化硅不能溶于水得到相应的酸——硅酸。酸性氧化物一般不与酸发生化学反应，而二氧化硅却能与氢氟酸发生反应，这也是工业上用氢氟酸雕刻玻璃的反应原理。以上两点，属二氧化硅的特性。
①特性：
a．不溶于水的酸性氧化物。
b．能与氢氟酸反应：SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O。
②酸性氧化物
a．与碱反应：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+ H2O。
b．与碱性氧化物反应：SiO2+CaO==== CaSiO3。
思考与交流：
（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？
（2）实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？
（3）某同学根据SiO2既可与碱反应，也能与氢氟酸反应，推断SiO2为两性氧化物。是否正确？
学生思考交流回答，教师补充。
归纳整理：
（1）因为玻璃中含有SiO2，SiO2是酸性氧化物，能和碱反应生成Na2SiO3，而Na2SiO3具有粘合性，容易使玻璃瓶塞和瓶颈粘在一起而不能打开。
（2）因为玻璃中含有SiO2、SiO2能与氢氟酸反应，故不用玻璃瓶，用塑料瓶盛放。
（3）两性氧化物是指既和酸反应，又和碱反应生成盐和水的氧化物，而SiO2与氢氟酸反应没有生成盐，故SiO2不是两性氧化物。
过渡：二氧化硅不能溶于水得到相应的酸——硅酸。那么，硅酸是怎样的一种酸？它怎样制得呢？下面我们就来学习这个问题。
2．硅酸(H2SiO3)
学生阅读教材第76页最后一自然段，了解硅酸的性质。
归纳整理并板书：
⑴物理性质
硅酸是一种白色的固体，酸性比碳酸还要弱，它不溶于水。
实验探究：
学生分组做教材第76页探究实验4-1，观察并记录实验现象，填写下表：
现象
?滴入酚酞后溶液变为红色，再滴入稀盐酸，溶液红色变浅至无色，同时有白色胶状沉淀产生。
结论
a．Na2SiO3溶液呈碱性。
b．可溶性硅酸盐与盐酸反应生成不溶于水的硅酸。
化学方程式
?Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3(胶体)
讨论：实验室制硅酸的原理。
归纳整理并板书：
⑵制取原理：
强酸制弱酸——可溶性硅酸盐与酸反应得到
Na2SiO3+2HCl =H2SiO3(胶体)+2NaCl
过渡：硅酸的酸性比碳酸还要弱，那么根据强酸制弱酸的原理，推测向Na2SiO3溶液中通入CO2会出现什么现象？写出反应方程式。
学生思考回答。
归纳整理并板书：
现象：有白色沉淀生成。
化学方程式：Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3。
讲解：先形成硅酸溶胶，浓度较大时形成硅酸凝胶。硅酸凝胶经干燥脱水后得到多孔的硅酸干凝胶，称为硅胶。硅酸在加热条件下会进一步失水得到二氧化硅。
板书：
⑶化学性质：H2SiO3 △ SiO2+H2O
⑷用途——硅胶，做干燥剂。
三、本课小结
1．了解了硅元素在自然界中的存在和含量。
2．学习了二氧化硅的存在形式和性质，并和CO2进行了对比。
3．学习了硅酸的性质和用途，并通过硅酸的制取了解一种重要的化学反应原理——强酸制弱酸。
四、板书设计
第一节 硅
二、二氧化硅和硅酸
2．硅酸(H2SiO3)
⑴物理性质：硅酸是一种白色的固体，酸性比碳酸还要弱，它不溶于水。
⑵制取原理：
强酸制弱酸——可溶性硅酸盐与酸反应得到
Na2SiO3+2HCl =H2SiO3(胶体)+2NaCl
Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3
⑶化学性质：H2SiO3 △ SiO2+H2O
⑷用途——硅胶，做干燥剂。
五、布置作业
1．上网查阅：新型无机非金属材料及其应用。
2．课本第80～81页：1～6题。
六、巩固练习
1．地壳中含量第一和第二的两种元素所形成的化合物中，不具有的性质是( )
A．熔点很高 B．与水反应生成对应的酸
C．可与烧碱反应生成盐 D．坚硬
2．要除去SiO2中混有的少量CaO杂质，最适宜的试剂是( )
A．纯碱溶液 B．盐酸 C．硫酸 D．苛性钠溶液
3．下列试剂能贮存在磨口玻璃塞的试剂瓶里的是( )
A．HF溶液 B．KOH溶液 C．盐酸 D．水玻璃
4.1 无机非金属材料的主角 硅（第2课时）
教学目标
一、知识目标
1．了解硅酸盐的组成的表示方法、性质及应用。
2．理解硅酸钠的性质及应用。
二、能力目标
通过阅读自学，培养学生获取信息，对比归纳的能力。
三、情感目标
感受化学在生产生活中的重要地位，培养学生关注社会的意识和责任感。
教学重点
硅单质及其化合物的性质，硅的制法。
教学难点
培养学生学会由结构入手认识性质，由性质认识用途的方法。
教学过程
一、新课引入
PPT展示图片：青花瓷、有色玻璃、故宫、现代建筑。
讲述：这些图片中的物质有玻璃、水泥、陶瓷，你知道组成它们的物质是什么吗？这三类材料都是由硅酸盐组成的，这节课我们就学习硅酸盐的性质。
二、新课教学
(二)硅酸盐
阅读教材第77页第一自然段，了解硅酸盐的组成。
归纳整理并板书：
1．硅酸盐：由硅、氧和金属组成的化合物的总称。多数不溶于水，化学性质很稳定。
讲述：硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分，自然界中存在的各种天然硅酸盐矿物，约占地壳质量的5％。粘土的主要成分是硅酸盐。粘土是制造陶瓷器的主要原料。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。书写时，应把金属氧化物写在最前面，然后写SiO2，最后写H2O。且各种氧化物之间用“·”隔开。
板书：
硅酸盐组成的表示方法：
如： Na2SiO3 Na2O·SiO2
Al2(Si2O5)(OH)4 Al2O3·2SiO2·2H2O
过渡： 硅酸盐种类很多，大多难溶于水，可溶性硅酸盐最常见的是Na2SiO3，它的水溶液俗称水玻璃，又称泡花碱，是一种无色粘稠的液体，它有什么用途？
2．硅酸钠(Na2SiO3)：可溶于水，其水溶液俗称水玻璃。
实验探究：
学生分组实验教材第77页实验4-2。填写下表：
放入蒸馏水
放入Na2SiO3饱和溶液
现象
结论
归纳整理：实验室里用于制H2SiO3，工业上可制成硅酸凝胶，处理后就得硅胶。硅胶是一种很好的干燥剂和催化剂载体。食品袋里的通常用硅胶作干燥剂。
投影：硅胶图片样品。
板书：用途：制备硅胶和木材防火剂。
过渡： Na2SiO3还有哪些用途？请同学们回忆盛放碱液的试剂瓶能否用玻璃塞？说明了什么问题？
学生思考交流回答。
展示：
（1）用玻璃塞塞紧的长期装碱液的试剂瓶，拔其瓶塞。
（2）室内装修用过的盛玻璃胶的塑料瓶，读出玻璃胶的成分。
归纳整理：
Na2SiO3还可用作粘合剂，用于粘玻璃制品。
阅读教材第77页科学视野，了解硅酸盐如何具有保肥能力。
过渡：我国是一个有着悠久历史的国家，从古到今，人类创造性的生产出了几类硅酸盐产品——陶瓷、玻璃、水泥等，下面我们通过录像和图片了解硅酸盐产品的发展历史和它们在日常生活中的应用。
播放（1）秦兵马俑图片或录像。
（2）有关博物馆中的古陶器和瓷器介绍的影视资料。
（3）雄伟壮观的现代建筑。
学生观看并发表他们的感想。
讲述：陶瓷是中国人发明并最早使用，欧洲人视中国陶瓷为无价之宝，所以欧洲人把瓷器叫做“China”，久而久之 “China”就成了中国的英文名称。陶瓷在我国历史悠久，但目前发展状况不容乐观，还需各位作出不懈努力，宏扬民族文化精髓。那么你能否举出几例现代社会中含硅元素的新型无机非金属材料？
学生阅读教材第78～79页，了解新型无机非金属材料的成分和用途。
展示图片：超导材料、新型陶瓷、光导纤维等。
讲述：能源、材料、信息是文明的三大支柱，而能源问题的解决和信息社会飞速发展的前提是能源材料、信息材料的突破。硅在现代电子、航空航天、敏感材料、超导材料中起着十分重要的作用。
学生阅读教材第79～80页，了解硅的存在和用途。
归纳整理：在自然界中无单质形式存在的硅，只有化合态硅。硅是构成矿物和岩石的主要元素。人类虽然在一万年前制出了陶器，而人类真正认识硅元素是在1823年由瑞典化学家贝采利乌斯用金属钾还原四氟化硅时获得单质硅的。
展示图片：单晶硅。
板书：
(三)硅单质
1．物理性质：灰黑色有金属光泽的固体。熔点高，硬度大。
2．用途：是重要的半导体材料，制造太阳能电池，制造硅合金等。
学与练：写出碳和硅的原子结构示意图，分析硅的化学性质是否活泼。
解释：硅、碳同属ⅣA族元素，最外电子层有4个电子。所以硅的化学性质与碳相似，常温下比较稳定。
归纳整理：
3．硅的化学性质：常温下不活泼，除氟气、氢氟酸和强碱外，一般不与其他物质反应。加热条件下，可与氧气反应。
阅读补充资料，了解硅的工业制法。
归纳整理：
4．硅的工业制法：工业上，用焦炭在电炉中还原SiO2得到含有少量杂质的粗硅。
二、硅酸盐
1．硅酸盐组成的表示方法：
(1)化学式法：
(2)氧化物法：
硅酸钠(Na2SiO3) Na2O·SiO2 Al2(Si2O5)(OH)4 Al2O3·2SiO2·2H2O
2．硅酸钠
物理性质：白色固体，易溶于水，其水溶液俗称水玻璃，又称泡花碱，是一种无色粘稠的液体，
用途：制备硅胶、木材防火剂、粘合剂。
3．硅酸盐工业产品
三、硅单质
1．以化合态存在于自然界；有两种同素异形体。
2．物理性质：熔沸点高、硬度大、半导体。
3．用途：是重要的半导体材料，制造太阳能电池，制造硅合金等。
4．化学性质：常温下性质稳定。
五、布置作业
教材第80～81页第7题、8题、9题、11题。
六、巩固练习
3．下列说法中，正确的是( )
A．陶瓷、玻璃、水泥都是硅酸盐产品
B．水晶、玛瑙、光纤、硅胶的主要成分都是SiO2
C．SiO2很稳定，与所有的酸都不反应
D．将石棉(CaMg3Si4O12)化学式改写成氧化物的形式：3(MgO·CaO)·4SiO2
4．下列不能用磨口玻璃瓶盛放的试剂是( )
A．溴水 B．水玻璃 C．高锰酸钾 D．硝酸
5．下列表述中，正确的是( )
①人造刚玉熔点很高，可用作高级耐火材料，主要成分是二氧化硅 ②化学家采用玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无溶剂合成，玛瑙的主要成分是硅酸盐 ③提前建成的三峡大坝使用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料 ④夏天到了，游客佩戴由添加氧化亚铜的二氧化硅玻璃制作的变色眼镜来保护眼睛 ⑤太阳能电池可采用硅材料制作，其应用有利于环保、节能
A．①②③ B．②④ C．③④⑤ D．③⑤
参考答案：1．AB 2．B 3．A 4．B 5．D
