《无机非金属材料的主角-硅》同步练习
基础达标
1.下列说法错误的是（ ）
A.强碱溶液会腐蚀光导纤维
B.硅是良好的半导体，是信息技术的关键材料
C.碳化硅具有金刚石结构，硬度大，可以作砂轮的磨料
D.水晶镜片所用原料为晶体硅
2.下列说法中，正确的是（ ）
A.硅元素在自然界里均以化合态存在
B.SiO2不能与水反应生成硅酸，不是酸性氧化物
C.除去二氧化硅中少量的碳酸钙杂质应选用水
D.粗硅制备时，发生的反应为C+SiO2=Si+CO2↑
3.下列说法正确的是（ ）
A.二氧化硅溶于水显酸性
B.二氧化碳通入水玻璃（Na2SiO3的水溶液）可以得到白色胶状物质
C.因为高温时，二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以硅酸的酸性比碳酸强
D.二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸
4.光导纤维的主要成分是SiO2，下列关于SiO2的有关叙述正确的是（ ）
A.SiO2是酸性氧化物，它不溶于水也不溶于任何酸
B.SiO2是制造玻璃的主要原料之一，它在常温下不与NaOH溶液反应
C.因高温时SiO2与Na2CO3反应放出CO2，所以H2SiO3酸性比H2CO3强
D.CO2通入水玻璃中可得硅酸
5.有些科学家提出硅是“21 世纪的能源”，这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用．下列关于硅及其化合物的说法正确的是（ ）
A.水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品
B.高温下，可在试管内完成焦炭和石英砂（SiO2）制取硅的反应
C.光导纤维的主要成分是SiO2
D.自然界中硅元素的贮量丰富，并存在大量的单质硅
6.下列物质的主要成分不是SiO2的是（ ）
A.石英 B.水晶 C.金刚砂 D.玛瑙
7.化学版《青花瓷》中所描绘的“蓝色絮状的沉淀跃然试管底 铜离子遇氢氧根 再也不分离”、“无色酚酞面对碱 羞涩脸绯红 紫色石蕊遇到碱 青蓝慢淡出”等现象大家耳熟能详，但古瓷中所用颜料成分一直是个谜，近年来科学家才得知大多为硅酸盐，如蓝紫色的硅酸铜钡（BaCuSi2Ox，铜为+2价），下列关于硅酸铜钡的说法不正确的是（ ）
A.可用氧化物形式表示为BaO CuO 2SiO2
B.性质稳定，不易脱色
C.易溶解于强酸和强碱
D.x等于6
8..把下面各种材料按分类填写在下列横线上（填写序号）：
①钢铁，②Cu，③陶瓷，④光纤，⑤氮化硅陶瓷，⑥金，⑦水泥，⑧合成纤维，⑨玻璃钢，⑩塑料等
（1）黑色金属材料
______
．
（2）有色金属材料
______
．
（3）传统无机非金属材料
______
．
（4）新型无机非金属材料
______
．
（5）复合材料
______
．
（6）有机合成材料
______
．
9.将所发生反应的化学方程式填入相应的横线上：
(1)向较浓的Na2SiO3溶液中滴加盐酸制得硅酸胶体____________；
(2)FeCl3溶液，加入铁屑，溶液颜色变为浅绿色____________；
(3)将饱和FeCl3溶液滴入沸水中制备氢氧化铁胶体____________；
(4)向Al2(SO4)3溶液中滴加氨水制备氢氧化铝____________．
知识巩固
10.青海昆仑玉被定为2008年北京奥运会奖牌用玉，昆仑玉主要成分是由“透闪石”和“阳起石”组成的纤维状微晶结合体，透闪石（Tremolite）的化学成分为Ca2Mg5Si8O22（OH）2．下列有关说法不正确的是（ ）
A.透闪石的化学式写成氧化物的形式为：2CaO 5MgO 8SiO2 H2O
B.透闪石中Mg元素的质量分数是Ca元素质量分数的1.5倍
C.1mol
Ca2Mg5Si8O22（OH）2与足量的盐酸作用，至少需要14mol
HCl
D.透闪石是一种新型无机非金属材料，难溶于水
11.下列有关二氧化硅的叙述中错误的是（ ）
A.SiO2是酸性氧化物，它对应的水化物是硅酸（H2SiO3）
B.硅酸可由SiO2直接制得
C.SiO2可与碱性氧化物或强碱反应
D.光导纤维的主要原料就是SiO2
12.二氧化硅（SiO2）又称硅石，是制备硅及其化合物的重要原料．下列说法正确的是（ ）
A.SiO2既能与HF反应，又能与NaOH反应，属于两性氧化物
B.SiO2和Si都是光导纤维材料
C.利用SiO2与NaOH溶液反应可制取“水玻璃”
D.图中所示转化反应都是非氧化还原反应
13.下列叙述正确的是（ ）
①氧化铝是一种比较好的耐火材料，可用来制造耐火坩埚
②氧化铁常用作红色油漆和涂料
③硅酸钠是制备硅胶和木材防火剂的原料
④用纯碱、石灰石、石英为原料可制普通玻璃
⑤石灰石、高岭石、石英和水晶的主要成份都是SiO2．
A.①③④⑤ B.②③④⑤ C.①②④⑤ D.①②③④
14.蛇纹石由MgO、Al2O3、SiO2、Fe2O3组成．现取一份蛇纹石试样进行实验，首先将其溶于过量的盐酸，过滤后，得到沉淀X和滤液Y．下列叙述正确的是( )
A.沉淀X的成分是SiO2、Fe2O3
B.从蛇纹石组成看，其成分皆是碱性氧化物
C.溶液Y中的阳离子主要是Mg2+、Al3+、Fe3+、H+
D.在溶液Y中加入过量的氨水，过滤得到的沉淀的成分是Fe(OH)3和Mg(OH)2
15.X是核外电子数最少的元素，Y是地壳中含量最丰富的元素，Z在地壳中的含量仅次于Y，W可以形成自然界最硬的原子晶体．下列叙述错误的是（ ）
A.WX4是沼气的主要成分 B.固态X2Y是分子晶体
C.ZW是原子晶体 D.ZY2的水溶液俗称“水玻璃”
16.硅及其化合物对人类现代文明具有特殊贡献．请回答下列问题：
（1）硅原子的结构示意图为
______
．
（2）下列物品或设备所用材料属于硅酸盐的是
______
．
①长江三峡水泥大坝 ②光导纤维 ③陶瓷坩埚 ④普通玻璃 ⑤硅太阳能电池
A．①②③B．③④⑤C．②③④D．①③④
（3）玻璃中含有SiO2，SiO2化学性质很不活泼，但可用HF雕刻玻璃，写出相关的反应方程式
______
（4）盛放NaOH溶液的试剂瓶若用玻璃瓶塞容易形成黏性的硅酸盐而无法打开，发生反应的离子方程式为
______
．
（5）晶体硅是一种重要的非金属材料，制备的主要步骤如下：
①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅；
②粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl2；Si+3HClSiHCl3+H2；
③SiHCl2与过量H2在1000：1100℃反应制得纯硅；已知SiHCl2，能与H2O强烈反应，在空气中易燃．下列说法正确的是：
______
．
A．第①步中原料SiO2是一种两性氧化物
B．第①步制备粗硅的化学方程式为SiO2+2CSi+2CO
C．第②步制SiHCl2的反应中，H2是氧化产物
D．从制备硅的主要步骤来看，只有两步涉及氧化还原反应．
17.含A元素的一种单质是一种重要的半导体材料，含A元素的一种化合物C可用于制造高性能的现代通讯材料--光导纤维，C与烧碱反应生成化合物D．
（1）易与C发生化学反应的酸是
______
，写出反应的化学方程式：
______
．
（2）C与纯碱混合高温熔融时生成D和气体E；将生成的全部气体E通入全部D溶于足量的水得到的溶液中，又发生化学反应生成化合物F．
①分别写出上述过程中，生成D和生成F的化学反应方程式：
______
、
______
．
②要将纯碱高温熔化，下列坩埚中可选用的是
______
（填序号）．
a．普通玻璃坩埚 b．石英玻璃坩埚c．氧化铝坩埚d．铁坩埚．
18.A元素的一种单质是一种重要的半导体材料，含A元素的一种化合物B可用于制造高性能的现代通讯材料--光导纤维，B与烧碱反应生成含A元素的化合物D．
（1）易与B发生化学反应的酸是
______
（填化学名称），该化学反应的重要应用是
______
．
（2）将B与纯碱混合，高温熔融时也发生化学反应生成D，同时还生成氧化物C；
①写出生成D和C的化学反应方程式：
______
．
②要将纯碱高温熔化，下列坩埚中不
______
可选用的是
______
．
A．普通玻璃坩埚 B．石英玻璃坩埚 C．氧化铝坩埚 D．铁坩埚
③将过量的C通入D的溶液中发生反应的化学方程式是：
______
．
（3）B与石灰石、B与纯碱发生相似的化学反应．100g B与石灰石的混合物充分反应后，生成的气体在标准状况下的体积为11.2L，100g混合物中石灰石的质量分数是
______
．
（4）A的单质与烧碱溶液和铝的单质与烧碱溶液发生相似的化学反应．相同物质的量的A的单质与铝的单质分别跟足量的烧碱溶液反应，生成的气体在同温同压下的体积之比为
______
．
能力提升
19.类推的思维方式在化学学习与研究中经常采用，但类推出的结论是否正确最终要经过实践的验证．以下类推的结论正确的是( )
A.Mg在空气中燃烧生成MgO，Na在空气中燃烧也生成Na2O
B.CO2与SiO2化学式相似，故CO2与SiO2的熔沸点也相近
C.Mg能和氮气反应，故Na也能和氮气反应
D.由“2Fe+3Cl2→2FeCl3”反应可推出“2Fe+3I2→2FeI3”反应也能发生
20.欲探究某矿石可能是由FeCO3、SiO2、Al2O3中的一种或几种组成，探究过程如下图所示．（已知：碳酸不能溶解Al（OH）3沉淀）
（1）用滤渣制备粗硅的化学反应方程式为
______
（2）下列说法正确的是
______
a．酸性：H2CO3＞H2SiO3 b．结合质子的能力：CO＞AlO2-＞HCO3-
c．稳定性：H2O＞CH4＞SiH4 d．离子半径：O2-＜Al3+
（3）滤渣和NaOH溶液反应的离子方程式是
______
通过
______
现象说明此矿山中不含Al2O3
（4）该矿石和稀HNO3发生氧化还原反应的离子方程式为
______
（5）工业上依据上述实验原理处理该矿石，将反应池逸出的气体与一定量的O2混合循环通入反应池中，主要两个目的是
______
，
______
；若处理该矿石2.36×103 kg，得到滤渣1.2×103 kg，理论上至少需要1molL-1 HNO3的体积为
______
L．
21.单晶硅是信息产业中重要的基础材料．通常用炭在高温下还原二氧化硅制得粗硅（含铁、铝、硼、磷等杂质），粗硅与氯气反应生成四氯化硅（反应温度450～500℃），四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅．以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图．
相关信息：①四氯化硅遇水极易水解；②SiCl4沸点为57.7℃，熔点为-70.0℃．请回答：
（1）写出装置A中发生反应的离子方程式
______
．
（2）装置C中的试剂是
______
；装置F的作用是
______
；装置E中的h瓶需要冷却的理由是
______
．
（3）装置E中h瓶收集到的粗产物可通过精馏（类似多次蒸馏）得到高纯度四氯化硅，精馏后的残留物中含有铁元素，为了分析残留物中铁元素的含量，先将残留物预处理，使铁元素还原成Fe2+，再用KMnO4标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定．
①反应的离子方程式：
______
．
②滴定前是否要滴加指示剂？
______
（填“是”或“否”），请说明理由
______
．
③滴定前检验Fe3+是否被完全还原的实验操作是
______
．
参考答案
基础达标：
1.D
2.A
3.B
4.D
5.C
6.D
7.C
8.（1）①
（2）②⑥
（3）③⑦
（4）④⑤
（5）⑨
（6）⑧
9.
（1）Na2SiO3+2HCl=H2SiO3(胶体)+2NaCl
（2）2FeCl3+Fe=3FeCl2
（3）FeCl3+3H2OFe(OH)3(胶体)+3HCl
（4）Al2(SO4)3+6NH3 H2O=2Al(OH)3↓+3(NH4)2SO4
知识巩固：
10.D
11.B
12.C
13.D
14.C.15.D
16.
(1)
(2)D
(3)SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O
(4)SiO2+2OH-=SiO32-+H2O
(5)；B
17.
(1)氢氟酸；SiO2+4HF═SiF4↑+2H2O
(2)SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑；Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓；d
18.
(1)氢氟酸；用氢氟酸作玻璃的刻蚀剂；
(2)SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑；
ABC；D；Na2SiO3+2CO2+2H2O═H2SiO3↓+2NaHCO3(4)
(3)50%；4：3
能力提升：
19.C
20.（1）2C+SiO2Si+2CO↑
（2）ac
（3）SiO2+2OH-=SiO32-+H2O；无色溶液中通入CO2无白色沉淀生成
（4）3FeCO3+10H++NO3-=3Fe3++3CO2↑+NO↑+5H2O
（5）NO循环使用能减少环境污染；NO跟H2O、O2反应后又得到硝酸提高原料利用率；3.33×104
21.
（1）MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O
（2）920浓硫酸；防止空气中的水进入H中；产物SiCl4沸点低，需要冷凝收集
（3）5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O；否；KMnO4溶液的紫红色可指示反应终点；取少量还原后的溶液于试管中，滴加KSCN溶液，若不出现血红色，表明Fe3+已完全还原(共29张PPT)
第四章
·
第一节
无机非金属材料的主角—硅
导入
硅谷:
思考:
提及到“硅”这一个词,你能联想到哪些
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.
导入
单质硅和半导体材料
硅和碳位于同一主族，化学性质相似
结论：硅与碳结构相似，在反应中，硅既不容易失去电子，也不容易得到电子，主要形成四价的共价化合物。
硅在自然界中主要以二氧化硅及硅酸盐的形式存在，最常见的沙子中，就含有硅的氧化物。
单质硅和半导体材料
硅在常温下，化学性质稳定，不容易发生化学反应。
在常温下，Si
能发生的化学反应有且仅有三个
Si+2F2=SiF4
Si+4HF=SiF4↑+2H2↑
Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑
在加热时，硅的反应较多
如：
Si+O2
=
SiO2
△
单质硅和半导体材料
硅单质的化学性质
单晶硅
氧48.6%
硅26.3%
铝7.73%
铁4.75%
钙3.45%
钠2.74%
钾2.47%
镁2.00%
氢0.16%
其他1.20%
单质硅和半导体材料
Si在地壳中含量丰富，仅次于O，约占２６.３％，Si是一种亲氧元素，在自然界中无游离态。
纯硅的制备：
SiO2
粗硅
精硅
①
②
①：
SiO2+2C
=
Si(粗硅)+2CO↑
高温
②:
Si+2Cl2=
SiCl4
△
SiCl4+2H2=
Si(精硅)+4HCl
△
单质硅和半导体材料
硅石
结晶形（石英）
无定形
无色透明
彩色环带或层状
玛瑙
水晶
二氧化硅和半导体材料
（1）SiO2的存在：结晶型和无定型
（2）SiO2的应用：光导纤维、光学仪器、电子仪器、工艺品（水晶、玛瑙）、石英玻璃、玻璃原料和建筑材料
二氧化硅和半导体材料
SiO2的用途：
光导纤维制成的工艺品
二氧化硅和半导体材料
SiO2的物理性质：
二氧化硅的化学性质：
固态，
熔点高，
硬度大，
不溶于水
酸性：
氧化还原性：
特性：
酸性氧化物---可与碱/碱性氧化物反应
Si处于最高价---具有氧化性
与HF反应
二氧化硅和半导体材料
酸性：
酸性氧化物---可与碱/碱性氧化物反应
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
为什么实验室中盛放碱液的试剂瓶要用橡皮塞
而不能用玻璃塞（玻璃中含有SiO2）？
讨论：
Na2SiO3的水溶液俗称’水玻璃’，水玻璃具有粘接性，可做胶水’
SiO2+CaO=
CaSiO3+H2O
高温
二氧化硅和半导体材料
氧化性：
SiO2中Si元素处于最高价，具有氧化性
纯硅的制备：
SiO2
粗硅
精硅
①
②
①：
SiO2+2C
=
Si(粗硅)+2CO↑
高温
二氧化硅和半导体材料
特性：
与HF反应
SiO2+4HF==SiF4
↑
+2H2O
用氢氟酸“刻”出的玻璃工艺品
二氧化硅和半导体材料
对硅酸(H2SiO3)的认识：
硅酸不能有SiO2与H2O反应获得
但SiO2却是硅酸的酸酐(酸性氧化物)
SiO2既是硅酸(H2SiO3)的酸酐，又是原硅酸(H4SiO4)的酸酐
硅酸是一种比碳酸还要弱的酸
H2SiO3是不溶于水的酸
H2SiO3
=
H2O+SiO2
加热
硅酸不稳定，易受热分解
硅酸
1.设计实验证明硅酸的酸性弱于碳酸
向NaSiO3的水溶液中通入CO2
2Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓
2.实验室如何制备硅酸？
2Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓
硅酸
思考
硅胶用途：
用作实验室和袋装食品瓶装药品等的干燥剂
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
1.硅酸盐的表示方法：
①化学式法：
②氧化物法：
硅酸钠：Na2SiO3
硅酸钙：CaSiO3
硅酸钠：Na2O
·
SiO2
硅酸钙：
CaO·
SiO2
硅酸盐
硅酸盐的表示方法：
高岭石：Al2Si2O5(OH)4
橄榄石：Mg2SiO4
2MgO.SiO2
Al2O3
·
2SiO2
·2H2O
钾长石：（KAlSi3O8)2
K2O.Al2O3.6SiO2
表达顺序：
活泼金属氧化物.金属氧化物.二氧化硅.水
注意：
虽然硅酸盐用氧化物的表示法表示，但不能认为硅酸盐就是氧化物
硅酸盐
硅酸盐结构复杂的固态化合物，一般都不溶于水。
黄山
泰山
美丽的长江三角洲
硅酸盐
硅酸盐
此图为一种
酒具名为“注子”
硅酸盐
硅酸盐
玻璃
水泥
陶瓷
原料
纯碱、石灰石、
石英
粘土、
石灰石
粘土
反应
原理
CaCO3+SiO2
CaSiO3+CO2↑
NaCO3+SiO2
Na2SiO3+CO2↑
高温下发生复杂的物理、化学变化
烧结时发生复杂物理、化学变化
主要
成分
SiO2、CaSiO3、Na2SiO3
硅酸盐
特性
非晶体，透明、无固定熔点，可在一定温度范围内软化
水硬性
抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘
高温
高温
硅酸盐
三大传统的无机非金属材料
新型陶瓷和人造骨
新型无机非金属材料
无机非金属材料的特性对比
材料
传统
新型
种类
普通水泥
普通玻璃
粘土质陶瓷
高温结构陶瓷
生物陶瓷
压电陶瓷
光导纤维
特性
①耐腐蚀、耐高温
②质脆、经不起热冲击
①耐高温、高强度
②具有电学特征
③具有光学特性
④具有生物功能
新型无机非金属材料
氧化铝（
Al2O3）陶瓷（人造刚玉）
主要
特性
①高熔点；②高硬度；③可制成透明陶瓷；④无毒、不溶于水，强度高；⑤对人体有较好的适应性
主要
用途
高级耐火材料，刚玉球磨机；高压钠灯的灯管、人造骨、人造牙、人造心瓣膜、人造关节等
新型无机非金属材料
氮化硅（Si3N4）陶瓷
主要
特性
①超硬度，耐磨损；②抗腐蚀，高温时也抗氧化；③抗冷热冲击而不碎裂；④耐高温且不易传热；⑤本身具有润滑性
主要
用途
制造轴承、汽轮机叶片、机械密封环、永久性模具等机械构件。用于制造柴油机中发动机部件的受热面等
新型无机非金属材料《无机非金属材料的主角-硅》
教材分析
本节介绍了重要的无机非金属材料——硅及其化合物，安排在必修课程模块化学1第三章“金属及其化合物”之后，第四章“非金属及其化合物”之首，是常见无机物及其性质等知识的继续；同时，也为学生学习选修模块2“化学与技术”中的主题2“化学与材料的制造、应用”奠定了知识基础。本节介绍了重要的无机非金属材料——硅及其化合物，安排在必修课程模块化学1第三章“金属及其化合物”之后，第四章“非金属及其化合物”之首，是常见无机物及其性质等知识的继续；同时，也为学生学习选修模块2“化学与技术”中的主题2“化学与材料的制造、应用”奠定了知识基础。
教学目标
【知识与能力目标】
1、掌握硅、二氧化硅和硅酸盐的存在、结构特点和性质；
2、了解硅在无机非金属材料中的生产和应用；
3、能通过互联网查阅有关资料并作归纳概述。
【过程与方法目标】
1、构建“结构——性质——用途”的知识体系；进一步掌握学习元素及其化合物的一般方法，提高自主学习能力；
2、提高信息获取的能力，信息分析、信息加工和信息交流等能力；
3、逐渐以一种自然的方式对待信息技术，把信息技术作为获取信息、探索问题、协作解决问题的认知工具。
【情感态度价值观目标】
1、体会硅在无机非金属材料中扮演的重要角色，增强将化学知识应用于生产、生活和科学技术的意识，赞赏化学科学对信息技术和社会发展的贡献；
2、主动、有目的地发现信息探究知识，提高参与化学科技活动的热情；
3、培养学生的“信息素养”。
教学重点
1、单质硅的性质；
2、二氧化硅、硅酸、硅酸盐的性质；
3、传统的无机非金属材料。
教学难点
1、硅酸盐的丰富性和多样性；
2、硅在无机非金属材料中的广泛应用。
课前准备
有关单质硅和含硅化合物应用的图片；水中花园视频，硅酸盐性质视频等。
课时安排
2课时
教学过程
第一课时
【导入】介绍美国新兴的高科技产业开发区，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——硅谷。由硅带来的人类文明，及其在信息材料的开发中起着举足轻重的作用，激发学生对有关硅的知识的兴趣，从而引入新课。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。
【学生活动】查看元素周期表找出硅在周期表中的位置。根据“结构决定性质”分析单质硅的性质。硅原子最外层有4个电子，硅和碳位于同一主族，化学性质相似。
【教师总结】结论：硅与碳结构相似，在反应中，硅既不容易失去电子，也不容易得到电子，主要形成四价的共价化合物。
硅在自然界中主要以二氧化硅及硅酸盐的形式存在，最常见的沙子中，就含有硅的氧化物。
【教师讲解】硅在常温下，化学性质稳定，不容易发生化学反应。在常温下，Si
能发生的化学反应有且仅有三个：
Si+2F2=SiF4
；
Si+4HF=SiF4↑+2H2↑
Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑
在高温下，单质硅发生的反应较多，如Si+O2△SiO2。
【学生活动】分析地壳中硅元素的含量。Si在地壳中含量丰富，仅次于O，约占26.3％
【教师讲解】Si是一种亲氧元素，在自然界中无游离态。
但是我们知道单晶硅是重要的半导体材料，所以人类获得单质硅必须依靠化学方法，我们来学习单质硅的制备。单质硅的制备主要分为两步：第一步制粗硅；第二步硅的精制。涉及的化学方程式如下：
第一步：制粗硅：SiO2+2C高温Si(粗硅)+2CO↑；
第二步：Si+2Cl2△SiCl4；SiCl4+2H2△Si(精硅)+4HCl。
【过渡】展示二氧化硅结的结构。
【学生活动】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，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。
【教师总结】二氧化硅在自然界中的存在很广泛，人类关于二氧化硅的应用也很多。）
如光导纤维、光学仪器、电子仪器、工艺品（水晶、玛瑙）、石英玻璃、玻璃原料和建筑材料等。
【图片展示】二氧化硅在自然界中的不同存在形式、二氧化硅的应用。
【教师讲解】
SiO2的物理性质：硬度大、熔点高、不溶于水。SiO2的化学性质，我们将从三个角度学习SiO2的化学性质。①酸性角度，SiO2是酸性氧化物，可与碱或碱性氧化物反应；②化合价角度,
SiO2中Si处于最高价，SiO2具有氧化性；③特性：与HF反应
。
【学生活动】写出SiO2与碱或碱性氧化物反应的方程式：
SiO2+CaO高温CaSiO3+H2O；SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
。
【教师讲解】Na2SiO3的水溶液俗称:“水玻璃”，水玻璃具有粘接性，可做胶水。
【提问】为什么实验室中盛放碱液的试剂瓶要用橡皮塞而不能用玻璃塞？
【学生活动】玻璃中含有SiO2，会与碱溶液反应，产生具有粘合性的硅酸钠。
【学生活动】写出SiO2体现氧化性的化学方程式：SiO2+2C高温Si(粗硅)+2CO↑
【教师讲解】SiO2特性：SiO2与HF反应。SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O，人们可以利用该反应雕刻玻璃。
【提问】实验室中盛放HF溶液的试剂瓶能用玻璃瓶和玻璃塞吗
【学生活动】玻璃中含有SiO2，会与HF溶液反应，所以HF会腐蚀玻璃。
【观看图片】实验室中盛放HF溶液的试剂瓶用塑料瓶和塑料塞。
【课堂小结】硅单质和二氧化硅的性质：
Si+2F2=SiF4
；
Si+4HF=SiF4↑+2H2↑；
Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑；
Si+O2△SiO2；
Si+2Cl2△SiCl4；
SiO2+CaO高温CaSiO3+H2O；
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O；
SiO2+2C高温Si(粗硅)+2CO↑；
SiO2+4HF=SiF4
↑
+2H2O。
硅单质和二氧化硅的用途：单质硅是目前使用量最大的半导体材料，二氧化硅可做光导纤维等。
第二课时
【导入】硅酸（H2SiO3）能通过二氧化硅与水反应制得吗？为什么？
【学生活动】不能，H2SiO3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。
【过渡】那么实验室如何获得硅酸呢？硅酸又具有那些性质？利用硅酸的性质可以有那些用途？下面我们一起来学习。
【教师讲解】①硅酸不能有SiO2与H2O反应获得，但SiO2却是硅酸的酸酐(酸性氧化物)，SiO2既是硅酸(H2SiO3)的酸酐，又是原硅酸(H4SiO4)的酸酐；②H2SiO3是不溶于水的酸，硅酸是一种比碳酸还要弱的酸；③硅酸不稳定，易受热分解，H2SiO3
△
H2O+SiO2
。
【提问】如何设计实验证明硅酸的酸性弱于碳酸，并写出化学方程式。
【学生活动】向NaSiO3的水溶液中通入CO2，利用强酸制弱酸的性质证明硅酸的酸性弱于碳酸。2Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓。
【提问】实验室如何制备硅酸，并写出化学方程式。
【学生活动】向NaSiO3的水溶液中通入CO2或者向NaSiO3的水溶液中加盐酸，用强酸制弱酸的性质制备硅酸。2Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓
或Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓。
【演示实验】硅酸凝胶的制备。
【观察现象】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。
【教师讲解】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。
【过渡】通过水玻璃、硅橡胶、玻璃、陶瓷、水泥等物质中硅的存在形式引入硅酸盐。
【教师讲解】硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称，分布极广。硅酸盐一般都不溶于水，化学性质很稳定。最简单的硅酸盐是硅酸钠，可溶于水，其水溶液俗称水玻璃。可用作肥皂的填料、木材防火剂和黏胶剂。
【过渡】硅酸盐的种类很多，在自然界中的分布也很广。有的硅酸盐的组成复杂，对于复杂的硅酸盐的组成，可以用氧化物的表示方法来表达。
【教师讲解】如硅酸钠Na2SiO3的氧化物表示方法可以表达为Na2O
·
SiO2；硅酸钙CaSiO3的氧化物表示方法可以表达为CaO
·
SiO2。
【教师总结】硅酸盐由于组成复杂，常用氧化物形式来表示。氧化物的顺序一般是：按金属活泼顺序的氧化物→二氧化硅→水氧化物前系数配平原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置系数。注意事项：①氧化物之间以“·”隔开。②系数配置出现分数时应化为整数。例如：正长石KAlSi3O8不能写成1/2K2O·1/2Al2O3·3SiO2，应写成K2O·
Al2O3·6SiO2。
【练习】练习以下硅酸盐的氧化物表示方法。
橄榄石：Mg2SiO4
；高岭石：Al2Si2O5(OH)4；钾长石：KAlSi3O8
【提问】怎样理解硅酸盐写成氧化物形式？
【学生活动】由于硅酸盐的组成与结构很复杂，为了简化对硅酸盐组成的表示方法，采用了氧化物法。实际上硅酸盐不是以简单的氧化物形式存在，而是以种种结构复杂的盐的形式存在的。
【教师总结】虽然硅酸盐用氧化物的表示法表示，但不能认为硅酸盐就是氧化物。
【图片展示】应用广泛的硅酸盐产品。
【教师讲解】由于Al与Si在元素周期表位置相邻、离子大小相近，Al3+常或多或少地置换硅酸盐中的Si4+而形成铝硅酸盐。为了保持电中性，会伴随引入其他正离子，从而大大增加了硅酸盐的丰富性和复杂性。硅酸盐岩石长期在水的侵蚀下，风化为黏土，并且形成土壤胶体（硅酸盐与硅酸相似，有形成胶体的性质）。土壤胶体因其表面积巨大且一般带负电，能吸收NH4+、K+等数十种生物所需的营养离子，所以土壤具有保肥能力。现在出土的各种陶瓷制品、雄伟古建筑上留下的陶瓷砖瓦以及英文“中国”一词又指“瓷器”，等等，所有这些都反映了在西方人眼中中国作为“陶瓷故乡”的形象。
【学生活动】了解用途广泛的硅酸盐材料。1无机非金属材料分为传统无机非金属材料和新型无机非金属材料。传统无机非金属材料：陶瓷、玻璃、水泥。新型无机非金属材料：①新型陶瓷：高温结构陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷、超导陶；②具有特殊功能的含硅物质：炭化硅、硅钢、人工合成硅橡胶和分子筛。
【教师讲解】三大传统的硅酸盐材料是玻璃、水泥和陶瓷。他们原料。制备和性质如下表：
名称
玻璃
水泥
陶瓷
原料
纯碱、石灰石、石英
粘土、石灰石
粘土
反应原理
CaCO3+SiO2高温CaSiO3+CO2↑
NaCO3+SiO2高温Na2SiO3+CO2↑
高温下发生复杂的物理、化学变化
烧结时发生复杂物理、化学变化
主要成分
SiO2、CaSiO3、Na2SiO3
硅酸盐
硅酸盐
特性
非晶体，透明、无固定熔点，可在一定温度范围内软化
水硬性
抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘
【图片展示】部分新型无机非金属材料。
【教师讲解】新型无机非金属材料。
材料
传统
新型
种类
普通水泥普通玻璃粘土质陶瓷
高温结构陶瓷生物陶瓷压电陶瓷光导纤维
特性
①耐腐蚀、耐高温②质脆、经不起热冲击
①耐高温、高强度②具有电学特征③具有光学特性④具有生物功能
【知识拓展】氧化铝（
Al2O3）陶瓷（人造刚玉）：①高熔点；②高硬度；③可制成透明陶瓷；④无毒、不溶于水，强度高；⑤对人体有较好的适应性
，可做高级耐火材料，刚玉球磨机；高压钠灯的灯管、人造骨、人造牙、人造心瓣膜、人造关节等。
氮化硅（Si3N4）陶瓷：①超硬度，耐磨损；②抗腐蚀，高温时也抗氧化；③抗冷热冲击而不碎裂；④耐高温且不易传热；⑤本身具有润滑性
，可做制造轴承、汽轮机叶片、机械密封环、永久性模具等机械构件。用于制造柴油机中发动机部件的受热面等。
【课堂小结】硅酸盐的氧化物表达方法；传统的无机非金属材料。
教学反思
略。
