无机非金属材料的主角---硅3
2019届高三化学一轮复习试题：10无机非金属材料的主角——硅 Word版含解析
(十) 无机非金属材料的主角——硅►►见学生用书P3751．4G 网络让手机“飞”起来了。
手机芯片的核心是硅板，其成分是( )A ．SiO 2B ．SiC ．H 2SiO 3D ．Na 2SiO 3解析 手机芯片的核心是硅板，其成分是Si 单质，故B 项正确。
答案 B2．硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤。
在无机非金属材料中，硅一直扮演着主角。
下面几种物质中含有硅单质的是( )A ．玛瑙B ．光导纤维C ．太阳能电池D ．水晶解析 玛瑙、光导纤维和水晶的主要成分是SiO 2，硅单质可用来制造太阳能电池板。
答案 C3．下列叙述中正确的是( )A ．因为Na 2CO 3＋SiO 2=====高温Na 2SiO 3＋CO 2↑，所以硅酸的酸性比碳酸强B ．碳和硅都是ⅣA 族的元素，所以二氧化碳和二氧化硅的物理性质相似C．二氧化硅既溶于氢氧化钠溶液又溶于氢氟酸，所以二氧化硅是两性氧化物D．二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物，但二氧化硅不能和水反应生成硅酸解析A项的反应之所以能够发生，是因为生成的产物中有气体放出，平衡正向移动，促使反应能够顺利进行，故不能通过此反应判断H2CO3与H2SiO3的酸性强弱，A项错误；CO2和SiO2的物理性质差异较大，B项错误；SiO2与氢氟酸的反应不属于酸性氧化物与一般酸的反应，在此反应中SiO2并没有表现出碱性氧化物的性质，C项错误。
答案 D4．(2018·济宁期末)化学与科学、技术、社会、环境密切相关。
下列有关说法中正确的是()A．“绿水青山就是金山银山”，矿物燃料的脱硫脱硝，可以减少SO2、NO2的排放B．2017年11月5日，发射北斗三号全球导航卫星计算机的芯片材料是高纯度二氧化硅C．为防止月饼等富脂食品因被氧化而变质，常在包装袋中放入生石灰或硅胶D．2M＋N===2P＋2Q,2P＋M===Q(M、N为原料，Q为期望产品)，不符合绿色化学的理念解析SO2、NO x是污染性气体，大力实施矿物燃料的脱硫脱硝技术以减少SO2、NO2的排放符合绿色化学的理念，故A项正确；计算机的芯片材料是高纯硅，故B项错误；生石灰或硅胶是干燥剂，不能防止氧化变质，故C项错误；2M＋N===2P＋2Q,2P＋M===Q 的总反应是3M＋N===3Q，原料完全转化为期望产品，符合绿色化学的理念，故D项错误。
1.4.1 无机非金属材料的主角——硅
结论
化学方程式
实验 4-1
在试管中加入3~5 mL Na2SiO3溶液（饱和Na2SiO3 溶液按1 : 2或1 : 3的体积比用水稀释），滴入1~2 滴酚酞溶液，再用胶头滴管逐滴加入稀盐酸，边 加边振荡，至溶液红色变浅并接近消失时停止。 静置。仔细观察变化过程及其现象。
现象
生成透明的凝胶
结论
3CaO·Al2O3 黏土的主要成分：Al2O3·2SiO2·2H2O
科 学 视 野 硅酸盐的丰富性和多样性
由于Al和Si在元素周期表中位置相邻、粒子大小 相近，+3价的铝常或多或少地置换硅酸盐中+4价的 硅而形成铝硅酸盐。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品种的多样性和结 构的复杂性，同时也为应用硅酸盐材料提供了更广阔 的选择。硅酸盐岩石长期在水和大气中二氧化碳的侵 蚀下，风化为黏土，并且形成土壤胶体。土壤胶体粒 子表面积巨大且带负电，能与NH4+、K+等数十种生 物所需的营养离子相互作用，使土壤具有保肥能力。 这是大自然对人类及地球生物的馈赠，我们应该爱护 大地母亲。保持土壤的良好结构和化学成分，就是保 证农业、牧业和林业持续发展的基础。
二氧化硅
水晶
结晶形：石英
玛瑙
科学视野
SiO2有多种晶型，其基 本结构单元是如图4-2所
示的四面体，每个Si周
围结合4个O，Si在中
心，O在4个顶角；许多
O
这样的四面体又通过顶
角的O相连接，每个O为
两个四面体所共有，即
每个O与2个Si相结合。
原子晶体：物质中所有原子均
通过共价键连接在一起的晶体
共价键，使原 子之间牢固地 结合在一起
SiO2的用途
无机非金属材料的主角-硅
方程式
Na2SiO3+2HCl = H2SiO3↓+2NaCl
（2）硅胶 制备：
逐渐聚合 干燥脱水
H2SiO3
硅酸凝胶
硅酸干凝胶 “硅胶”
用途：
本节课你有什么收获?
SiO2 + 4HF = SiF4↑+ 2H2O
HF是唯一可以与SiO2 发生反应的酸，此反应用来雕刻玻璃。
2、硅酸（H2SiO3）
硅酸是一种白色的固体，它不溶于水；是一种弱酸， 酸性比碳酸还弱。
（1）硅酸的制备 思考：如何制取硅酸？能用SiO2与水反应制得吗？ 制法：可溶性硅酸盐与其他酸反应 现象 结论 滴入酚酞溶液呈红色，滴入盐酸有透 明的、胶冻状的硅酸凝胶产生 Na2SiO3溶液呈碱性，硅酸难溶于水
一、二氧化硅和硅酸
1、二氧化硅（ SiO2）
（1）SiO2的存在形态
结晶形（石英晶体） 硅石 无定形 玛瑙 水晶
水晶
玛瑙
二氧化硅的晶体结构
SiO2的晶体结构
[SiO4]四面体结构
金刚石的晶体结构
SiO2晶体是由Si和O按1:2的比例所组成的立体网状结构的 晶体。因此，通常用SiO2来表示二氧化硅的组成。
石英坩埚
水晶饰品
玛瑙饰品
光导纤维
思考与交流：
根据SiO2的存在和应用，请你分析以下问题： SiO2具有哪些物理性质？化学稳定性如何？你的根据是 什么？SiO2的这些性质是由什么决定的？ 物理性质： 难溶于水，熔点高，硬度大。 化学稳定性： 化学性质很稳定，不活泼。 原因：SiO2的这些性质主要与它的结构有关， SiO2 是正四面体的空间网状结构，因此性质很稳定。
（2）化学性质:
①酸性氧化物 与碱性氧化物反应生成盐 高温 SiO2+ CaO == CaSiO3
《无机非金属材料的主角——硅》的教学与反思
《无机非金属材料的主角——硅》的教学与反思无机非金属材料是指在自然界中不存在金属结构的非金属材料，而硅作为无机非金属材料中的主角，具有非常重要的地位。
硅是地壳中含量最丰富的一种元素，它不仅广泛应用于建筑、电子、化工等领域，还具有重要的科研价值，对人类社会的发展起到了不可或缺的作用。
硅的化学性质稳定，熔点较高，熔融后呈黏稠状态，具有较好的导电性和耐高温性能。
硅常被用于制造光伏电池、太阳能电池板以及集成电路等电子元件，其导电性能和光学性能在电子行业中有着重要的应用价值。
硅还可以制备成硅树脂、硅酸盐水泥等结构材料，被广泛应用于建筑、工程建设等领域。
除了在应用领域有重要价值外，硅在科学研究方面也有着重要的作用。
硅具有较高的化学活性，可以与氧、氢、氮等元素发生反应，形成多种化合物。
这种化学性质为化学工业的发展提供了重要的原料资源，同时也为科学家们提供了广阔的研究空间。
在化学研究领域，硅材料的应用远非止步于此，近年来硅材料在新型材料、纳米技术等领域的研究也取得了不少突破，如硅纳米线、硅纳米薄膜、硅纳米颗粒等，这些都为科学研究和新材料的开发提供了新的思路。
通过对硅的教学，学生不仅能够了解到硅在各个领域中的广泛应用，还可以对无机非金属材料的特性和性能有更深入的了解。
教学过程中，可以通过展示硅在光伏电池、集成电路等电子元件中的应用案例，让学生了解到硅的导电性和光学性能可以在电子行业中发挥重要作用。
也可以通过对硅化学性质和硅制备工艺的介绍，让学生了解到硅在化学工业中的重要地位和发展潜力。
在教学过程中，还可以引导学生进行硅材料的实验研究，让学生通过实际操作，体会硅的特性和性能。
比如可以通过制备硅树脂、硅酸盐水泥等材料，让学生亲自参与制备过程，体会到硅材料的化学性质和应用价值。
也可以指导学生进行硅纳米材料的实验研究，让学生了解到硅在纳米技术领域中的重要作用。
通过对硅教学的开展，可以增强学生对无机非金属材料的了解和认识，培养学生的创新意识和实践能力，提高学生的综合素质和竞争力。
《无机非金属材料的主角——硅》的教学与反思
《无机非金属材料的主角——硅》的教学与反思1. 引言1.1 硅的重要性硅是一种极其重要的无机非金属材料，广泛应用于各个领域。
其重要性主要表现在以下几个方面：硅是一种重要的半导体材料。
在电子行业中，硅被广泛用于制造各种电子器件，如集成电路、太阳能电池等。
由于硅具有良好的半导体性能和稳定的化学性质，使得它成为电子行业中不可或缺的材料之一。
硅在建筑材料领域也有重要应用。
硅酸盐材料在建筑领域中被广泛应用，如水泥、陶瓷等。
硅材料的高强度、耐火性和耐腐蚀性，使其成为建筑材料中的主要组成部分之一。
硅在化工领域也有广泛的应用。
硅氧烷、硅醇等有机硅化合物在化工生产中被广泛应用于润滑剂、橡胶填料、涂料等领域，发挥着重要的作用。
1.2 无机非金属材料的介绍无机非金属材料是一类极为重要的材料，它们在现代工业生产和科学研究中发挥着重要的作用。
无机非金属材料具有多样的物理性质和化学性质，涵盖了广泛的领域，如电子、光学、磁性、隔热、耐高温等。
这类材料通常具有较高的熔点和硬度，同时具有独特的特性，例如光学透明性、电绝缘性、化学稳定性等。
无机非金属材料可以分为多种类型，如硅、氧化物、氮化物、碳化物等，每种材料都有其独特的应用和制备方法。
硅作为无机非金属材料中的一种主要材料，在现代工业中扮演着重要的角色，广泛应用于半导体工业、太阳能电池、光电子器件等领域。
硅具有良好的导电性、光学性能和机械强度，是一种非常重要的无机非金属材料。
在工业生产和科学研究中，研究和应用无机非金属材料具有重要的意义，可以推动材料科学和工程技术的发展。
2. 正文2.1 硅的物理性质硅是一种常见的无机非金属材料，具有许多重要的物理性质。
硅是一种灰色的晶体固体，通常呈现出类似于钻石的结构。
硅的密度很低，只有2.33克/立方厘米，使得它成为一种较为轻盈的材料。
硅的熔点很高，达到了1414摄氏度，使得硅在高温环境下依然能够保持稳定的性质。
硅还具有良好的电特性，是一种半导体材料。
无机非金属材料的主角-硅(hcf)
其他应用领域
陶瓷和玻璃
硅在陶瓷和玻璃制造中用作添加剂， 可以提高产品的硬度和耐热性。
高分子合成
硅在高分子合成中用作催化剂和交联 剂，可以提高聚合物的性能和稳定性 。
05
CATALOGUE
硅的未来展望
硅的新应用领域
半导体材料
随着电子工业的发展，硅作为半 导体材料的需求将持续增长，特 别是在微电子、光电子和集成电
硅酸盐材料的应用
硅酸盐材料广泛应用于建筑、电子、化工、航空航天、医 疗等领域。例如，玻璃可用于窗户、镜片、显示屏等；陶 瓷可用于餐具、工业管道、陶瓷刀具等。
陶瓷和玻璃
陶瓷
陶瓷是以黏土、石英、长石等天然矿物为主要原料，经高温 烧制而成的无机非金属材料。陶瓷具有优良的耐腐蚀、耐磨 损、绝缘等性能，广泛应用于建筑、工业等领域。
03
硅也是许多岩石和矿物的主要 成分，如石英、长石、云母等 。
02
CATALOGUE
无机非金属材料中的硅
硅酸盐
硅酸盐矿物
硅酸盐矿物是地壳中分布最广的矿物，占所有矿物组成的 90%以上。常见的硅酸盐矿物包括长石、云母、黏土矿物 等。
硅酸盐工业
硅酸盐工业是指以含硅元素物质为原料，经加工制成的无 机非金属材料工业。主要产品包括玻璃、陶瓷、水泥、耐 火材料等。
混凝土
混凝土是一种常用的建筑材料，由水泥、骨料（沙、石）和水混合而成。混凝土具有良好的抗压强度和耐久性， 广泛用于建筑、桥梁、隧道等领域。
耐火材料
耐火材料的种类
耐火材料是指能在高温下承受各种物理化学变化和机械作用，并能在各种温度 下保持其物理化学性能的不易燃烧的材料。常见的耐火材料包括耐火砖、耐火 水泥、耐火砂等。
这些矿石经过采矿、选矿、破碎、磨 细等工序后，得到硅含量较高的硅石 粉，作为生产硅的原料。
高中化学_无机非金属材料的主角——硅教学设计学情分析教材分析课后反思
【教学设计】无机非金属材料的主角——硅一、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。
二、过程与方法1、自主学习，培养学生自学能力。
2、活动探究，通过硅与碳，二氧化硅与二氧化碳的比较，培养学生的归纳能力、比较能力。
三、情感态度与价值观1、培养学生学习元素化合物的正确方法：结构决定性质，性质决定用途。
2、通过学生对二氧化硅及用途的学习使学生热爱自然、热爱化学。
四、教学重点硅、二氧化硅的性质、用途五、教学难点二氧化硅的性质、结构六、教学过程1、【导入】观看课件和图片，引入本节课内容，一起学习本节课的学习目标2、阅读教材P107—P108,完成学案【基础自学】部分3、通过硅的微课自学单质硅的性质及用途，总结硅的性质（一）单质硅及半导体材料1、物理性质：灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体2、化学性质：常温下，硅的化学性质不活泼；加热加热时，可与某些非金属单质反应Si+O2=SiO23、硅的制备：高温SiO2 +2C=== Si + 2CO4、硅的用途:晶体管、集成电路、计算机芯片、太阳能电池【过渡】硅在自然界中是以化合态存在，主要有二氧化硅和硅酸盐等，我们首先来学习一下（二）二氧化硅的性质及用途。
11、自然界中的存在图片展示石英，沙子，玻璃，玛瑙等2、物理性质固体、熔沸点高、硬度大、不溶于水3、化学性质【学生讨论】根据下列问题，预测SiO2的化学性质:(1)二氧化硅属于哪类物质？(2)这类物质都有哪些化学性质？(3)二氧化硅可以和哪些物质反应?学生黑板展示讨论结果，找其他小组同学评价【总结】a、、酸性氧化物：（1）与强碱发生反应。
2NaOH+SiO2= Na2SiO3+H2O（2）与碱性氧化物反应：高温SiO2+CaO=CaSiO3（3）与水的反应SiO2不与水反应（沙子不溶于水）b、弱氧化性高温SiO2 +2C=== Si + 2COc、特性:常温与氢氟酸反应，用于刻蚀玻璃4HF+SiO2=SiF4↑+2H2O(盛HF溶液不能用玻璃瓶）4、二氧化硅的用途阅读课本自学光导纤维【思考】展示玻璃瓶塞NaOH试剂瓶和橡胶塞NaOH试剂瓶，思考为什么瓶子打不开呢？学习Na2SiO3的性质及其用途【小结】对比SiO2与CO2的异同点【当堂检测】完成以下题目1、下列物质不属于无机非金属材料的是（）A 陶瓷B 玻璃C 水泥D 铝合金2、下列物质中,不能用玻璃瓶来盛装的是( )A.烧碱溶液B.浓硫酸C.氢氟酸D.碳酸钠溶液3、要除去SiO2中的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4、下列关于碳和硅的叙述中，不正确的是（）A．＋4价氧化物都与氢氧化钠溶液反应 B．单质在加热时都能与氧气反应C．氧化物都能溶于水生成相应的酸 D．碳元素有能导电的单质【学情分析】本节课的教学对象为高一学生，具备一定的收集处理信息的能力，同时又都乐于展示自我。
(2011--2012年高考第一轮复习)第四章第一节 无机非金属材料的主角—硅
3．C、Si同属ⅣA族，还原性是Si大于C，而C却能将Si从SiO2中还原出来 (条件是高温)，原因是产物CO气体迅速从反应体系中逸出。SiO2＋2C Si＋2CO↑ 4 ．非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，而 Si 却能与 HF 发生反应。 Si ＋
4HF===SiF4↑＋2H2↑
5 ．酸性氧化物一般不与酸发生非氧化还原反应，但 SiO2 却能与 HF 作用。 SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O 6．无机酸一般易溶于水，而H2SiO3及H4SiO4却难溶于水。 7 ．“玻璃非玻璃，名碱却是盐”，这是 Na2SiO3 的写照，该物质的水溶液俗名
光导纤维、化学仪器、光学 仪器、钟表、电子部件等
1．硅酸
(1)性质 硅酸是难溶于水的 弱 酸，其酸性比碳酸 还弱 ，硅酸不能使紫色石蕊试 液变红色。 ①硅酸不稳定，受热易分解： ②硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH溶液反应的化学方程式 为： H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO英、 水晶、硅藻土都含SiO2
存
在
空气中
物理性质
与水 化 学 性 质 与酸 与NaOH 溶液 与CaO 用 途
熔、沸点低，常温下是气体， 坚硬难熔的固体，不溶于水 微溶于水 CO2＋H2O 不反应 H2CO3 不反应 除氢氟酸外不反应
CO2＋2NaOH===Na2CO3＋ SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋ H2O H2O CO2＋CaO===CaCO3 饮料、制纯碱 SiO2＋CaO CaSiO3
二氧化硅也是一种原子晶体，不溶于水，熔点高，硬度大，由于二氧化硅中 的硅氧键键能很大，所以它的化学性质稳定，除氢氟酸外不与其他酸反应； 二氧化硅是硅酸的酸酐，能与强碱或碱性氧化物反应生成硅酸盐；
SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O SiO2＋CaO CaSiO3
硅
2.硅的物理性质
单质硅有晶体硅和无定形两种。 是带有金属光泽的灰黑色固体，熔点 1410℃，硬度大、有脆性，在常温下化学 性质不活泼。 处于金属与非金属的过渡位置。 晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间， 是良好的半导体材料
3、硅的化学性质： 不活泼 氧化剂Cl2、O2、浓H2SO4、浓HNO3等常温下 都不与硅起反应。 (1)常温下: ①Si+2F2=SiF4 ②Si+4HF= SiF4 ↑+2H2↑ ③Si+ 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2↑
（3） 具有生物特性。有些新型无机非金属
材料强度高、无毒、不溶于水，对人体组织 有较好的适应性，可直接植入人体内，用这 类材料制成的人造牙齿、人造骨骼，已被应 用在医疗上。
人 造 关 节
（4） 一些新型无机非金属材料可以作
为半导体、导体、超导体等，一些绝缘 性材料常被用于集成电路的基板。我国 高温超导材料的研究处于世界领先水平
第三章 非金属及其化合物
第一节 无机非金属材料的主角-------硅
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。
主要存在于：
硅石，玛瑙，水晶，石英
水晶
玛瑙
硅石
石英
一、硅
1.硅的原子结构
+14
2 84
硅原子的最外层有4e-， 既不容易失去e-，也不容易得到e-
（2）高温下，化学性质较活泼
高温 ①
Si+2Cl2===SiCl4
高温
②
Si+O2===SiO2
高温
③
Si+C===SiC
2020高考化学一轮复习专题4-1 无机非金属材料的主角-硅(教案)含答案
第１讲无机非金属材料的主角 —硅考纲要求：1.了解硅单质及其化合物的主要性质及应用。
2.了解硅单质及其化合物对环境质量的影响。
[循着图示·想一想][特色特性·记一记]1．特殊的用途：Si ——半导体材料、太阳能电池板 SiO 2——光导纤维H 2SiO 3——硅胶可作干燥剂Na 2SiO 3(水玻璃)——黏合剂、耐火阻燃材料2．特殊的表示方法：硅酸盐可以用氧化物的形式表示 如Na 2SiO 3→Na 2O·SiO 2 3．特殊的性质：(1)Si 与NaOH 溶液的反应： Si ＋2NaOH ＋H 2O===Na 2SiO 3＋2H 2↑(2)SiO 2能溶于氢氟酸：SiO 2＋4HF===SiF 4↑＋2H 2O (3)H 2CO 3的酸性强于H 2SiO 3：Na 2SiO 3＋H 2O ＋CO 2===Na 2CO 3＋H 2SiO 3↓ (4)粗硅的制备：SiO 2＋2C=====高温Si ＋2C O↑考点一 应用广泛的非金属单质——硅[教材知识层面]1．硅元素的原子结构硅元素位于元素周期表中第三周期ⅣA族，原子结构示意图为；在自然界中均以化合态形式存在。
2．硅单质的性质 (1)物理性质：硅单质为灰黑色固体，有金属光泽、熔点高、硬度大，有脆性。
(2)化学性质——还原性。
①与氢氟酸反应的化学方程式：Si ＋4HF===SiF 4↑＋2H 2↑；②与NaOH 溶液反应的化学方程式：Si ＋2NaOH ＋H 2O===Na 2SiO 3＋2H 2↑； ③与O 2反应：Si ＋O 2△,SiO 2。
3．硅单质的用途半导体材料、太阳能电池、合金材料。
[高考考查层面]命题点1 硅单质的特性非金属的一般规律 硅的特性硅还原性强于碳2C ＋SiO 2=====高温Si ＋2CO↑ 非金属与强碱溶液反应一般不产生H 2 硅可与强碱溶液反应产生H 2： Si ＋2NaOH ＋H 2O===Na 2SiO 3＋2H 2↑ 非金属一般不与非氧化性酸反应Si ＋4HF===SiF 4↑＋2H 2↑[典题示例]判断下列描述的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
无机非金属材料的主角——硅考点分析
图 １
请填空： （ ）形 成 单 质 Ａ 的 原 子 结 构 示 意 图 为 １
— —
①光导纤维的主要成分是—
—
．
，
它 的最 高化 合 价 为 —
—
．
② 目前应用最 多的太 阳能 电池的光 电转 化 材料 是— — ．
③计算机芯片的主要成分是— — ． ④ 用作吸 附剂、 干燥 剂、 催化 荆或催化 剂
（）ｉ Ｓ ２ ２Ｓ ２ ｉ ＋ Ｃ塑 Ｏ Ｏ
（ ）Ｃ ＳＯ Ｎ ２ｉ ３ ａｉ３ ａＳＯ 考点 ３ 硅 酸盐产 品 ：
氧化物 反 应 ， 不 与 Ｈ ０ 反 应． 与 酸 （ 但 ： 不 如 Ｈ Ｏ 、 ：Ｏ 、 ＣＯ 等 ） Ｎ ３Ｈ Ｓ Ｈ Ｉ 和酸性 氧化物 反应 ，
氮 的非金 属性 比硅 的强 ， 可判 断二 者 化 合 时 ， Ｎ
一 ０Ｏ ７ ． 一１７ ２ ０ ．
显 负 价 （一３ ，ｉ 正 价 （＋４ ， 化 硅 的化 学 ）Ｓ 显 ）氮 式 为 Ｓ， 氮 化 硅 陶瓷 被 氢 氟 酸 腐 蚀 ， 由 于 ｉＮ ， 是 Ｓ 与 Ｆ有 极 强 的 亲 和性 ， ｉ 与 Ｈ ｊ Ｓ Ｎ Ｆ生 成 了 ＳＦ ， ｉ 则另 一种 产物 为 Ｎ 从 化 合 价 升 降角 度 Ｈ．
．
— —
③ 现 用 四氯 化硅 和 氮 气在 氢 气气氛 下 ， 加
强 热 发 生 反 应 ， 制 得 较 高 纯度 的 氮 化硅 ， 可 反
应 的 方 程 式 为 ．
②硼 、 、 、 在 高温 下 均 能 与 氯 气 直接 铝 铁 磷
反 应 生成相 应 的氯化 物 ；
解 析 ： １ 本 题 主 要 考 查 的 是 硅 及 其 化 合 （） 物 在 高科 技产 品 中的具 体应 用 ．
高中化学必修一第四章第一节无机非金属材料的主角——硅教案
第四章第一节无机非金属材料的主角——硅教学目标：1.了解硅在自然界中的含量、存在；2.了解硅单质、二氧化硅的物理性质，掌握二氧化硅的化学性质，了解两者的用途；3．了解硅酸的性质，掌握硅酸钠的用途；了解传统硅酸盐产品的用途；4．了解新型无机非金属材料的用途及开展前景；5.通过硅酸的制备，硅酸钠的性质实验，学习实验设计的思维方式。
教学重难点：重点：硅、二氧化硅和硅酸的主要性质，硅酸盐的表示难点：硅、二氧化硅的化学性质，硅酸盐的表示教学过程：同学们，我们在第三章学习了金属及其化合物，也知道在我们自然界和日常生活中，金属广泛存在，那么除了金属以外，还有非金属，从今天这节课开始，我们将学习非金属。
第四章第一节无机非金属材料的主角——硅。
地壳中的元素有哪些，同学们还记得吗？请同学们回想一下。
我们在已经学习了氧元素，那么硅元素有哪些我们要学习掌握的呢？【硅元素在自然界中的存在】〔PPT展示图片〕硅在地壳中的含量为26.3％，仅次于氧。
硅的化合物构成了地壳中大局部的岩石、沙子和土壤,约占地壳质量的90%以上。
硅在自然界的存在形态：——没有游离态，只有化合态，以二氧化硅和硅酸盐的形式存在于岩石和矿物中。
【硅和碳的比拟】我们再来看一下硅元素在元素周期表中的位置，在碳的下面，请同学们画出碳和硅的原子结构示意图〔PPT 展示另个原子结构示意图〕，硅原子和碳原子的最外电子层均有4个电子，其原子既不易失去也不易得到电子，主要形成四价的化合物。
二者的电子层数不同，所以其性质也有差异性。
碳是构成有机物的主要元素，硅是构成岩石与许多矿物的根本元素。
我们按照前面学习的顺序，了解一下硅单质。
展示图片——单质硅，归纳单质硅的物理性质。
1.物理性质：〔1〕灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体〔2〕熔、沸点高、硬度大〔3〕晶体硅是良好的半导我们了解到硅原子最外层为4个电子，既不易失去也不易得到电子，常温下硅单质的化学性质不活泼。
那硅单质具有哪些化学性质呢？〔1〕常温下只和F2、HF、强碱反响Si + 2F2 === SiF4Si + 4 HF === SiF4 + 2H2Si + 2NaOH + H2O ===Na2SiO3 + 2H2〔2〕加热时能和O2反响△Si + O2====SiO23.用途：半导体材料、制合金、制太阳能电池等4.硅的制备〔1〕SiO2+2C == Si+2CO ↑〔粗硅〕假设C过量：SiO2+3C == SiC + 2CO ↑〔2〕 Si+2Cl2 == SiCl4〔3〕SiCl4+2H2 == Si+4HCl 〔高纯硅〕常温下，单质碳、硅的化学性质都不活泼，为什么碳在自然界中有稳定的单质〔金刚石〕存在，而硅却没有，说明了什么？请同学们阅读教材第74页。
人教版高中化学必修一第四章第一节无机非金属材料的主角-硅
第四章非金属及其化合物第一节无机非金属材料的主角——硅第一课时主备人：于小凤时间：2009年11日课程标准: 知道硅在自然界以SiO2及硅酸盐的形式存在了解SiO2与HF、碱性氧化物、强碱的反应省教学要求：掌握SiO2的存在形式和SiO2的性质掌握H2SiO3的弱酸性、制备方法及硅胶的应用教学目标：知识与技能使学生了解硅在自然界中的含量及存在形式。
使学生了解硅的两种重要化合物——二氧化硅及硅酸的主要性质。
过程与方法引导学生对比学习硅的化合物（二氧化硅及硅酸）与碳的化合物（二氧化碳及碳酸），培养学生联系、对比、归纳总结的学习方法。
情感、态度与价值观使学生了解二氧化硅和硅酸在日常生活、生产中的应用，感受化学的实用性，增强学习化学的兴趣。
教学重点：二氧化硅及硅酸的性质教学难点：二氧化硅的结构及二氧化硅、硅酸的主要性质Ⅰ课前检测:阅读教材P74第1、2、3自然段及资料卡片内容，完成知识整理：1、硅在地壳中的含量仅次于，硅原子和碳原子的最外层均有个电子，二者既相似又不同。
碳和硅的原子结构示意图分为、主要形成四价的化合物。
是构成有机物的主要元素，硅主要以熔点很高的及的形式存在。
是构成岩石与许多矿物的基本元素。
Ⅱ课堂新授【新课导入】在上一章我们研究了金属及其化合物的性质，在已发现的一百多种元素中，金属占了绝大多数，非金属只有二十几种（包括稀有气体）。
但是，与金属相比，非金属的性质要复杂得多。
金属只有正价，单质只有还原性；而非金属有多种化合价（举例：S），化合物中一定含有非金属元素，C就是构成有机物的主要元素，没有C就没有生命。
总之非金属与人类息息相关，现在我们就来学习第四章非金属及其化合物。
本节课首先来学习无机非金属材料的主角——硅【板书】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【思考】碳和硅在自然界中的存在形式不同的原因是什么？SiO2+4HF＝SiF4↑+2H2O②酸性氧化物的通性与碱性氧化物反应：SiO2+CaO＝CaSiO3（炼铁造渣）与碱反应：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O（Na2SiO3水溶液俗名水玻璃，有粘结性）⑸SiO2的用途二、硅酸(H2SiO3)1、物理性质：白色胶状沉淀2、化学性质：酸性：H2SiO3 < H2CO33、制法：①可溶性硅酸盐与酸反应：②将CO2通入Na 2SiO3溶液中：Na2SiO3+CO2+H2O = H2SiO3↓+Na2CO34、用途：【练习】1、下列叙述中，正确的是（）A、自然界中存在大量单质硅B、石英、水晶、硅石的主要成分都是二氧化硅C、二氧化硅的化学性质活泼，能跟酸、碱发生化学反应D、自然界中二氧化硅都存在于石英矿中2、下列关于二氧化硅的用途说法正确的是（）①制造水泥；②制光导纤维；③制造手表；④制坩埚；⑤制首饰Ａ、②④⑤Ｂ、①②④Ｃ、①②③④⑤Ｄ、①③⑤3、下列仪器的使用正确的是（）A、用石英坩埚熔化NaOH固体B、用玻璃试剂瓶保存HF溶液C、用磨口玻璃试剂瓶保存NaOH溶液D、用磨口玻璃试剂瓶保存浓HNO3教后反思：______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
《无机非金属材料的主角——硅》的教学与反思
《无机非金属材料的主角——硅》的教学与反思无机非金属材料是工程材料中的重要组成部分，其中硅作为无机非金属材料中的主角，其在现代工业和科技领域中发挥着重要作用。
本文将从硅的基本特性、应用领域和未来发展趋势等方面展开教学与反思。
一、硅的基本特性硅是一种化学元素，其化学符号为Si，原子序数为14。
在自然界中，硅以二氧化硅的形式存在于石英石、石英砂等矿石中，是地壳中丰富的元素之一。
硅的晶体结构稳定，具有优良的物理性能，具有高的硬度、良好的化学稳定性等特点，这使得硅在工程材料中具有广泛的应用前景。
硅的晶体结构具有多种形式，其中多晶硅是最常见的形式之一。
多晶硅具有较高的导电性能，因此在半导体行业中应用广泛。
硅还可以通过化学方法合成无机非金属材料，如氧化硅、硅酸盐等，这些化合物在建筑材料、玻璃制造等方面有着重要的应用价值。
二、硅的应用领域硅作为无机非金属材料的主角，在现代工业和科技领域中发挥着重要作用。
硅材料在电子行业中有着广泛的应用。
作为半导体材料，硅在集成电路、太阳能电池、光电子器件等领域发挥着关键作用。
硅在建筑材料领域也有着重要的地位，硅酸盐水泥、硅胶等材料在建筑工程中发挥着防水、绝缘、耐腐蚀等作用。
硅材料还广泛用于玻璃制造、陶瓷生产、化工工艺等领域。
在当今社会中，随着科技的不断发展，硅材料的应用领域也在不断扩展。
硅在微电子器件、生物医学材料、光学器件等领域都有着广泛的应用前景。
对硅材料的深入理解和研究对于推动科技创新和工程技术的发展具有重要意义。
三、硅材料的未来发展趋势在未来，硅材料的发展将会呈现出以下几个趋势。
硅材料的制备工艺将会更加精细化和高效化。
随着科学技术的发展，制备工艺的不断改进将会使得硅材料的品质得到进一步提高，从而满足不同领域的需求。
硅材料的应用范围将会不断扩大。
随着新兴科技的不断涌现，硅材料在电子、光电子、新能源等领域的应用前景将会更加广阔。
人们对硅材料的环保性能和可持续利用性能的要求也会越来越高，这将促使硅材料的制备和应用向着绿色环保的方向发展。
无机非金属材料的主角----硅
学生实验 化学的创造性 碳化硅陶瓷 硅橡胶
硅钢
课后查询：请你课后到图书馆或者上网查询 聚矽亚胺 有关硅的应用方面以及我国在硅领域方面的发 展与潜力方面的资料，补充你的小资料库。
谢谢同学们！
想一想
这些漂亮玻璃杯 图案是怎么雕刻 上去的呢？
育才中学孔德学区 牛巍
比一比
谁的耐火性更好
浸水玻璃的布条
浸蒸馏水的布条
现象:
很快被点燃
不燃烧
结论:硅酸钠溶液有阻燃性，可作耐火材料
干燥剂
硅胶干燥剂是一种高微 孔结构的高活性吸附剂， 通常用硅酸凝胶(H2SiO3) 经老化脱水等一系列后 处理过程而制得。化学 性质稳定，除强碱、氢 如何制备硅酸？ 氟酸外不和任何物质发 生反应。具强烈的吸湿 性能。广泛用于仪器仪 表、设备机械、皮革箱 包、食品药品等的贮存 和运输中的防潮、防霉 和锈蚀。
2005年3月28日，邓中翰接受 国家主席胡锦涛为他颁发的共 和国最高奖励 ――国家科技进 步一等奖。 “中国芯”的诞生 彻底改写了蓬勃发展的中国IT 业无“芯”的历史。
2010年中国“天河 一号”震惊世界 成 全球最快计算机
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金点 沙 成
价值5元的沙子
二氧化硅（silicon dioxide）
2022化学规范练10无机非金属材料的主角__硅含解析
无机非金属材料的主角-—硅（时间:45分钟满分:100分)一、选择题（本题共10小题，每小题5分,共50分。
每小题只有一个选项符合题目要求）1.（2018广东佛山教学质量检测一)2017年国产大飞机C919试飞成功,化学工作者研发的新材料发挥了重要作用。
下列关于C919的说法中错误的是（）.A.机身涂料中的氢氧化铝有阻燃作用B。
发动机使用的高温陶瓷材料氮化硅属于硅酸盐产品C.使用的碳纤维复合材料能经受许多由温差带来的“冷冻热蒸”的考验D。
使用的第三代铝锂合金具有低密度、高比强度、优良的耐低温等性能(Si3N4)不是硅酸盐产品,B项错误。
2。
下列叙述不正确的是（）。
A.粗硅SiCl4Si的转化均能一步实现B。
甲乙丙的转化中，若甲为焦炭,则丁可能是O2C.单质硅常用作半导体材料和制作光导纤维D.高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅解析:粗硅与氯气在高温下化合生成四氯化硅：Si+2Cl2SiCl4，再在高温条件下用氢气还原SiCl4得到纯硅:2H2+SiCl4Si+4HCl，A正确；甲为焦炭,丁为氧气,焦炭不充分燃烧生成CO(乙),CO继续被氧气氧化生成CO2(丙），CO2(丙)在高温时被焦炭（甲）还原为CO(乙)，B正确；单质硅常用作半导体材料,但不能制作光导纤维,SiO2可用来制作光导纤维,C错误；2C+SiO2Si+2CO↑,是工业上制取粗硅的主要反应,D正确.3.（2018太原模拟)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氧化铁常用于制作红色油漆和涂料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、石英和水晶的主要成分都是SiO2A。
①③④⑤ B.②③④⑤C。
①②④⑤ D.①②③④,是一种比较好的耐火材料,可用来制造耐火坩埚，故①正确;②氧化铁俗称铁红，常用于制作红色油漆和涂料，故②正确;③硅酸钠具有黏性,是用来制备硅胶和木材防火剂的原料,故③正确；④工业上以纯碱、石灰石、石英为原料制普通玻璃，故④正确；⑤石灰石的主要成分是碳酸钙,石英和水晶的主要成分都是SiO2，故⑤错误。
无机非金属材料的主角—硅_例题解析
无机非金属材料的主角—硅例题解析【例1】下列两个反应的反应原理是否存在矛盾?为什么?①Na2SiO3＋CO2＋H2O H2SiO3↓＋Na2CO3②siO2＋Na2CO 3Na2SiO3＋CO2↑解析：本题利用CO2、SiO2、Na2SiO3、H2CO3、H2SiO3等化合物的性质，考查同学们的逻辑推理能力以及思维的敏捷性和深刻性。
反应①是在溶液中进行的反应，反应之所以能够发生，是由于酸性H2CO3＞H2SiO3，反应符合“强酸制弱酸”的复分解反应原理；而反应②是在高温熔融状态下的反应，由于CO2可从熔融体中逸出，使得反应可以发生，而与酸性H2CO3＞H2SiO3无关。
答案：不矛盾；原因见上。
点评：①是在水溶液中进行的复分解反应，②是固体与固体之间的反应（非水条件）；①是常温下的反应，②是高温条件下的反应。
两个反应的条件不同，实质上没有可比性，因为它们的反应原理、反应条件与本质均不同。
【例2】写出以SiO2为原料制备H2SiO3的化学方程式___________________________。
解析：SiO2难溶于水，不能与水发生反应，这样就只能先用SiO2与其他物质先作用生成硅酸盐，再根据硅酸是弱酸，用硅酸盐与酸作用来制备硅酸。
答案：SiO2＋2NaOH Na2SiO3＋H2ONa2SiO3＋2HCl2NaCl＋H2SiO3↓或Na2SiO3＋CO2＋H2O Na2CO3＋H2SiO3↓Na2SiO3＋2CO2＋2H2O2NaHCO3＋H2SiO3↓点评：一般来说，受热易分解的酸或碱，其对应的氧化物则不能与水反应，如H2SiO 3H2O＋SiO2，则SiO2不能与水反应；Cu（OH）2CuO＋H2O，则CuO不能与水反应。
硅酸不能溶于水，且不能溶于（HCl、H2SO4、HNO3等）强酸。
不溶于强酸的物质还有：CuS、Ag2S、PbS、HgS、AgCl、AgBr、AgI、BaSO4等。
《无机非金属材料的主角——硅》的教学与反思
《无机非金属材料的主角——硅》的教学与反思硅是一种十分重要的无机非金属材料，它在我们日常生活中占据着重要的地位。
无机非金属材料的教学是高中化学课程中的重要内容之一，通过学习硅的相关知识，可以帮助学生更好地理解无机非金属材料在生活中的应用和意义。
本文将对硅的教学内容进行介绍，并进行一些反思和讨论。
一、硅的基本性质和结构硅是地壳中含量较丰富的元素之一，它在自然界中以二氧化硅的形式存在。
硅的化学性质十分活泼，它能够与许多元素发生化学反应，生成各种化合物。
硅还具有一定的金属性质，例如在高温下能够与金属反应生成硅化合物。
硅的结构特点是其包含了大量的硅氧键，这使得硅材料具有很好的导电性能和热稳定性。
而且，硅材料还具有一定的机械性能，如硬度较高、韧性较好等。
这些性质使得硅材料在现代工业生产中得到了广泛的应用，例如制造半导体材料、光纤、太阳能电池等。
二、硅的生产和应用硅是一种重要的工业原料，它的生产方式主要包括金属硅的炼制和非金属硅的提纯两种途径。
目前，全球最主要的产硅国家主要有中国、美国、巴西和俄罗斯等。
硅的生产过程中，主要包括矿石的选矿、还原炼铸和提纯晶体等多个环节，其中还原炼铸是硅生产的关键步骤。
硅的应用领域非常广泛，主要包括以下几个方面：1.半导体材料领域：硅是半导体材料的主要组成元素，它可以制成各种电子元件，如二极管、晶体管等，用于电子设备和计算机等。
2.太阳能电池领域：硅光伏材料是目前应用最广泛的太阳能电池材料，其主要原理是通过硅材料对光能的吸收和转换，将太阳能转化为电能。
3.光纤和光通信领域：硅光纤是一种新型的通信材料，它采用了硅材料的高折射率和低损耗特性，具有传输速度快、带宽大等优点。
4.建筑材料领域：硅材料在建筑材料领域也有广泛的应用，例如硅胶、硅酮等，它们具有很好的防水、耐热、耐候等特性，用于建筑密封、保温和防水材料。
三、硅的教学内容与反思在当前的教学过程中，我们也应该对硅的教学内容进行一些反思和探讨。
无机非金属材料的主角-硅
与水反应
CO2 ＋ H2O＝H2CO3
不反应
二氧化硅
• 因为在二氧化硅晶体中，每一个硅Si周 围结合4个O；同时每个O与2个Si结合。 因此它是Si与O按1 ：2的原子个数比组 成的具有空间网状结构的晶体。 决定了SiO2具有优良 的物理和化学性质P63 [SiO4]四面体不仅存在于SiO2晶体中,而 且存在于所有硅酸盐矿石中.
物理性质： 难溶于水，熔点高，硬度大。
化学稳定性： 化学性质稳定，不活泼 原因：由SiO2的空间网状结构决定的
[思考与交流]: 据SiO2的存在和应用， 分析下列问题： 1.二氧化硅具有哪些物理性质? 2.化学稳定性如何? 3.这些性质都是由什么决定的? 4. 据前面学习元素化合物的方法,想 想SiO2 会有什么化学性质呢?
与我们常见的碳比较一下:存在形态、原子结构
资料卡片:
在25℃和101kPa的条件下,由单质生成1molCO2 时放热393.5kJ;而在同样条件下,生成1molSiO2 时放热910.9kJ.放热越多,其生成物通常越稳定,可 见SiO2比CO2更容易生成,而且更稳定。 阅读上述资料，试比较碳、硅亲合氧的能力。
讨论：
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。
无用 开光 刀导 手纤 术维 做
现代通信用光缆 光 学 纤 维 胃 镜
光导纤维手术头灯
SiO2正四面体结构
(2)结构
[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、二氧化硅和硅酸
硅是一种亲氧元素,在自然界中它 总是与氧相互化合的(与碳不同) 资料卡片P62
4.1无机非金属材料的主角Si
必修一-第四章-第一节-无机非金属材料的主角——硅【要点梳理】要点一、硅（Si）硅在地壳中的含量为26.3%，仅次于氧元素，主要以化合态存在（SiO2、硅酸盐），是矿物岩石的主要成分1.种类及结构单质硅分为晶体和无定形两种，晶体硅的结构与金刚石类似2.晶体硅的性质（1）物理性质：灰黑色具有金属光泽的固体，熔点高（1410℃）、硬度大、质地脆，可作半导体（2）化学性质：常温下化学性质稳定，可与氟气、氢氟酸和强碱反应，不与其他物质发生反应硅和氟气反应：Si + 2F2＝ SiF4硅和氢氟酸反应：Si + 4HF ＝ SiF4↑+ 2H2↑硅和氢氧化钠溶液反应：Si + 2NaOH + H2O ＝ Na2SiO3 + 2H2↑硅在氧气中加热：Si + O2 △SiO2规律总结：硅与烧碱溶液反应的实质是：Si+3H2O △H2SiO3+2H2↑； H2SiO3+2NaOH ＝ Na2SiO3+2H2O从分步反应看，起氧化作用的只是H2O，而NaOH既不是氧化剂又不是还原剂，仅为反应物。
其电子转移情况为：3.硅的工业制法4.硅的用途：半导体材料，太阳能电池、计算机芯片和耐酸设备等要点二、二氧化硅（SiO2）1.存在：存在形态为结晶形（如石英）和无定形（如硅藻土），统称为硅石。
水晶、玛瑙、光导纤维的主要成分是SiO2，沙子中含有小粒的石英晶体2.结构：SiO2晶体是立体空间网状结构，每个Si原子结合4个O，每个O结合2个Si，N（Si）：N（O）=1：2 3.物理性质：熔点高、硬度大、不溶于水的无色透明晶体或白色粉末。
4.化学性质：（1）稳定性：不与水、一般的酸反应，但能与HF反应（2）具有酸性氧化物的性质：与CaO反应：SiO2 + CaO 高温CaSiO3与NaOH反应：SiO2 + 2NaOH ＝ Na2SiO3 + H2O5.用途：（1）建筑材料（2）制光导纤维（3）制石英坩埚6.二氧化碳与二氧化硅性质比较SiO2CO2类别酸性氧化物酸性氧化物主要存在环境岩石、石英、沙子和硅藻土空气结构化学式意义仅表示Si、O的原子个数比为1：2 CO2分子构成晶体中有无单个分子无有物理性质无色透明晶体或白色粉末无色无味气体，密度比空气大，能溶于水（常温下体积比为1：1）化学性质与碱性氧化物反应SiO2 + CaO高温CaSiO3CO2 + CaO ＝ CaCO3与碱反应SiO2 + 2NaOH ＝ Na2SiO3 + H2O CO2 + 2NaOH ＝ Na2CO3 + H2O与盐反应SiO2 + Na2CO3高温Na2SiO3 + CO2↑Na2CO3 + CO2 + H2O ＝ 2NaHCO3与水反应不反应CO2 + H2O ＝ H2CO3与C反应SiO2 + 2C高温Si + 2CO↑ C + CO2高温2CO 与HF反应SiO2 + 4HF ＝ SiF4↑+ 2H2O相互转化SiO2 + Na2CO3高温Na2SiO3 + CO2↑Na2SiO3 + CO2 + H2O ＝ Na2CO3 + H2SiO3↓H2SiO3SiO2 + H2O要点诠释：（1）由于玻璃的成分中含有SiO2，故实验室盛放碱性溶液的试剂瓶用橡皮塞，不用玻璃塞（2）因为氢氟酸腐蚀玻璃，与玻璃中的SiO2反应，所以氢氟酸不能用玻璃瓶保存，应保存在塑料瓶或铅皿中要点三、硅酸（H2SiO3）1.硅酸的制备实验步骤：向Na2SiO3溶液中滴加酚酞试液，然后滴入稀盐酸实验现象：滴加酚酞后溶液呈红色，滴加稀盐酸后溶液变为无色，有白色胶状物质生成结论:Na2SiO3溶液呈碱性，生成难溶于水的H2SiO3。