4.1.2无机非金属材料的主角----硅
《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(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。
人教版化学必修一4.1《无机非金属材料的主角——硅》讲课课件21pptPPT
特性：SiO2＋4HF====SiF4↑＋2H2O
氢氟酸（HF） 是唯一能与 SiO2反应的 酸
O
Si
Si
Si
结构与物质状态变化
SiO2
建筑材料：沙子等
工艺品：水晶、玛瑙等
用
途
光导纤维
制取Si单质
SiO2 + 2C
高温
电炉
Si + 2CO↑
石英砂 焦炭
粗硅
Si（粗）+ 2Cl2 加热 SiCl4
SiCl4 + 2 H2 高温 Si（纯）+ 4HCl
硅酸
活动六、依据碳酸，讨论硅酸制备方案，选用
药品进行实验制取硅酸凝胶
制备原理
选用药品 交流方案
影响凝胶生成的因素：
Na2SiO3溶液浓度 HCl浓度
滴加顺序
温度等
反
现象
应
方
程 观察硅酸 式
物理性质
不溶于水
白色，胶状
硅酸结构
O- O-
O- O- O-
必修1
4-1. 无机非金属材料的主角—硅
（课时1）
初识Si元素 活动一、Si元素在自然界的存在
Si在地壳中含量
Si元素在自然界中主要以 氧化物及硅酸盐的形式存在
以化合态存在 亲氧元素
活动二、Si元素原子结构
豪 Si
门 二 杰
C
最外层 4e-
相似
C--统治了有机界：碳是构成有机物的主要元素。 Si—统治了无机矿物界：硅是构成岩石与许多矿物的基本元素。
-O-Si-O-Si-O-Si-O-Si-O-Si-
O-
O-
O- O- O-
OH OH OH OH OH
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“×”)。
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。
《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
价值5000元的芯片
金点 沙 成
价值5元的沙子
二氧化硅（silicon dioxide）
无机非金属材料的主角——硅 专题训练及答案
无机非金属材料的主角——硅专题训练及答案一、选择题(本题包括8小题,每题6分,共48分)1.大多数物质的俗名是根据其特殊的物理性质或用途得来的。
下列物质的俗名与化学式或用途不相符的一组是( )【解析】选A。
石英主要用于生产玻璃和光导纤维等,晶体硅才用于制作集成电路。
【加固训练】下列关于硅及其化合物的叙述错误的是( )A.硅是良好的半导体材料,二氧化硅可用于制造光导纤维B.二氧化硅能与石灰石反应:SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑C.可以用焦炭还原二氧化硅生产硅:SiO2+2C Si+2CO↑D.水泥的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2【解析】选D。
水泥的主要成分是硅酸二钙、硅酸三钙和铝酸三钙,普通玻璃的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2,D错误。
2.气凝胶是一种世界上最轻的固体,也被称为“固态烟”,非常坚固耐用,它可以承受相当于自身重量几千倍的压力,最高能承受1 400摄氏度的高温,绝热性能十分优越,其主要成分是二氧化硅等。
下列说法正确的是( )A.Si→SiO2→H2SiO3可以通过一步反应实现B.可以用陶瓷坩埚熔融烧碱C.二氧化硅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.气凝胶与豆浆具有相似的性质【解析】选D。
二氧化硅不与水反应,A错误;陶瓷坩埚的成分中含二氧化硅,与烧碱反应,B错误;二氧化硅是酸性氧化物,C错误;气凝胶与豆浆都属于胶体,具有相似的性质,D正确。
【加固训练】硅是构成无机非金属材料的一种主要元素,下列有关硅的化合物的叙述错误的是( )A.氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料,其化学式为Si3N4B.碳化硅(SiC)的硬度大,熔点高,可用于制作砂纸、砂轮的磨料C.祖母绿的主要成分为Be3Al2Si6O18,用氧化物形式表示为3BeO·Al2O3·6SiO2D.二氧化硅为立体网状结构,其晶体中硅原子和硅氧单键的个数之比为1∶2【解析】选D。
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。
4.1无机非金属材料的主角——硅(第1课时)
［讲述］硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中的大部分岩石、沙子和土壤，约占地壳质量９０％以上。
各种各样的硅酸盐和水、空气和阳光构成了人类及生物生存的根基。
自古至今，在无机非金属材料中，硅一直扮演者主角的角色。
［问题］碳和硅元素结构上又和不同？推测硅单质的性质有哪些？
［阅读］科学视野。
［讲解］将晶体硅结构中的每一个“硅-硅”共价键打开，并在其间夹入一个氧原子，就形成了二氧化硅的晶体。
这样，每个硅原子和四个氧原子以共价键结合，形成以该硅原子为中心的正四面体型结构，这种正四面体型结构向空间伸展，就形成了具有空间网状结构的原子晶由于每个氧原子同时和两个硅原子成键，所以二氧化硅晶体中，
［讲述］水晶—石英中无色透明的晶体；具有彩色环带状或层状的称为玛瑙。
二氧化硅可用来做光导纤维。
［投影］
（１）不溶于水，酸性比碳酸弱。
SiO ［实验４—１］试管中加入3～5mLNa
2
，而初中我们知道碳的化学性质很稳定，能以多种碳的单质存在于自然界中。
4-1《无机非金属材料的主角—硅》
知识点一二氧化硅和硅酸1.硅在自然界中的存在(1)含量硅在地壳中的含量占第二位，仅次于氧。
(2)原子结构特点硅的原子结构示意图为,最外层有4个电子，和碳一样，其原子既不易失去电子也不易得到电子，主要形成四价的化合物。
硅是无机界的主角，碳是有机界的主角。
(3)硅元素的存在硅主要以熔点很高的氧化物及硅酸盐的形式存在，它们占地壳质量的90%以上。
在自然界中，没有游离态的硅，只有化合态的硅。
2.二氧化硅(1)二氧化硅的存在SiO2是硅最重要的化合物，其存在形态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。
(2)二氧化硅的结构SiO2晶体有多种晶型，其基本结构单元如图所示：该结构为四面体结构，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所组成的具有立体网状结构的晶体，如图所示。
⑶物理性质SiO2的网状结构决定SiO2是不溶于水的固体，熔、沸点高，硬度大。
⑷化学性质①SiO2是酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性，在一定条件下能与碱性氧化物和碱反应生成盐。
SiO2是硅酸的酸酐，但不与水反应。
a.可以与强碱如NaOH等反应，方程式为：SiO2+ 2NaOH＝Na2SiO3+ H2O特别提醒盛放NaOH（或其他碱性）溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，要用橡胶塞，因玻璃的主要成分之一是SiO2,会与NaOH在常温下反应生成Na2SiO3，特别是瓶颈的磨砂部分更易与NaOH反应。
②特性与氢氟酸(HF)反应——HF是唯一可以与SiO2发生反应的酸。
SiO2化学性质很不活泼，除氢氟酸外不与其他酸反应，SiO2与HF反应的化学方程式为:SiO2 + 4HF ＝SiF4↑+ 2H2O，故氢氟酸可用于刻蚀玻璃。
特别提醒因为SiO2是玻璃的主要成分之一，所以氢氟酸能腐蚀玻璃，因此，氢氟酸在保存时不能盛放于玻璃瓶里，可以存在于塑料瓶里。
《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-硅(练习)(解析版)
第四章第一讲无机非金属材料的主角-硅1．化学与人类生产、生活、社会可持续发展密切相关，下列说法错误的是()A．“天宫一号”中使用的碳纤维，是一种新型无机非金属材料B．为防止中秋月饼等富脂食品氧化变质，常在包装袋中放入硅胶C．用CO2合成聚碳酸酯可降解塑料，实现“碳”的循环利用D．小苏打可用于某些食品加工行业中【答案】B【解析】硅胶是用于吸水防潮的而不是防氧化。
2．下列各项叙述中正确的是()A．硅是光导纤维的主要成分B．生产普通玻璃的主要原料有石灰石、石英和黏土C．玛瑙、水晶饰品在保养时不能与强碱溶液接触D．SiO2与某些酸碱均能反应，故它是两性氧化物【答案】C【解析】光导纤维的主要成分是SiO2，A错误；生产普通玻璃的主要原料有纯碱、石灰石和石英，B错误；玛瑙、水晶的主要成分是SiO2，能与强碱反应，C正确；酸中只有氢氟酸能与SiO2反应且生成物不是盐与水，SiO2不是两性氧化物，D错误。
3．下列叙述正确的是()A．利用高纯硅可以制成光电池，将光能直接转化为电能B．CO、CO2均易与血红蛋白结合而中毒C．从SiO2制备高纯Si的过程反应中只涉及置换反应D．SiO2和H2O反应可直接制备H2SiO3【答案】A【解析】高纯硅的其中一个用途就是制成光电池；CO2与血红蛋白不结合；从SiO2制备高纯Si的过程反应中还涉及化合反应；SiO2和H2O不反应。
4．下列离子方程式的书写正确的是()A．水玻璃中通入过量二氧化碳：Na2SiO3＋CO2＋H2O===2Na＋＋CO2－3＋H2SiO3B．澄清石灰水中通入过量二氧化碳：Ca(OH)2＋2CO2===Ca2＋＋2HCO－3C．硅与氢氟酸的反应：Si＋4H＋＋4F－===SiF4↑＋2H2↑D．二氧化硅溶于烧碱溶液中：SiO2＋2OH－===SiO2－3＋H2O【答案】D【解析】Na2SiO3是强电解质，应拆成Na＋、SiO2－3，且应生成HCO－3，A错；B项正确写法是CO2＋OH－===HCO－3；C项，氢氟酸是弱酸，不能拆分成H＋和F－。
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。
4.1无机非金属材料的主角——硅(第2课时)
板书]3、硅酸盐工业：阅读]思考与交流
·玻璃
普通玻璃的大致组成：Na
2O·CaO·6SiO
2
各种特种玻璃的特性和应用
在较低温度下易软化
［思考］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？硅有几种同素异形体？分别是什么？
［回答］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；硅有晶体硅和无定形硅两种同素异形体。
[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。
[讲述]（据图片）半导体材料；太阳能电池。
[投影练习]
1.下列物质中属于纯净物的是
A.Na
2CO
3
·10H
2
O B.水泥 C.纯净的盐酸
答案：A
2.下列叙述正确的是
A.酸均不能与酸性氧化物反应
B.玻璃、陶瓷、水泥容器都不能贮存氢氟酸。
高中化学人教版必修一4.1【教学课件】《 无机非金属材料的主角-硅》
无色透明 水晶
人民教育出版社 必修1
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
人民教育出版社 必修1
二氧化硅和半导体材料
SiO2的用途：
光导纤维制成的工艺品
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第四章 · 第一节
无机非金属材料的主角—硅
人民教育出版社 必修1
导入
人民教育出版社 必修1
导入
思考: 提及到“硅”这一个词,你能联想到哪些? 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
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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
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硅酸
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 H2SiO3是不溶于水的酸
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硅酸盐
硅酸盐的表示方法： 橄榄石：Mg2SiO4 高岭石：Al2Si2O5(OH)4 钾长石：（KAlSi3O8)2
2MgO.SiO2
Al2O3 ·2SiO2 · 2H2O K2O.Al2O3.6SiO2
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玻璃 玻璃窑 高温
练习：如何用氧化物的形式表示下列硅酸盐 (Na2O· 2 ) SiO 硅酸钠： Na2SiO3 CaO· 4SiO2 ) 石棉：CaMg3Si4O12 (3MgO· 长石：KAlSi3O8
单 晶
硅
太 阳 池
能
电
硅芯片是各种计算机及为电子产品的核心
练习： 1.下列物质中属于纯净物的是 A.Na2CO3· 2O 10H B.水泥 C.纯净的盐酸 D.普通玻璃 答案： A 2.下列叙述正确的是 A.酸均不能与酸性氧化物反应 B.玻璃、陶瓷、水泥容器都不能贮存氢氟酸 C.石灰抹墙、水泥砌墙过程的硬化原理相同 D.石灰窑、玻璃熔炉出来的气体主要成分相同 BD 答案： 3.下列物质有固定熔点的是 A.水泥 B.玻璃 C.Na2O· 2 D.水玻璃 SiO 答案：C
(K2O· 2O3· 2 ) Al 6SiO
(Al2O3· 2SiO2· 2O) 2H
Na 6SiO2 ) 普通玻璃： CaNa2Si6O14 (CaO· 2O·
黏土：Al2(Si2O5)(OH)4
透明氧化铝陶瓷
高压钠灯
生 物 陶 瓷应用
用高温结构陶瓷做的发动机叶片
新型陶瓷——人造骨
即耐高温又耐低温的硅橡胶制品
超导陶瓷： 1973年，人们发现了超导合金――铌锗合金，其临界超 导温度为23.2K，该记录保持了13年。1986年，设在瑞士 苏黎士的美国IBM公司的研究中心报道了一种氧化物（镧 －钡－铜－氧）具有35K的高温超导性，打破了传统“氧 化物陶瓷是绝缘体”的观念，引起世界科学界的轰动。此 后，科学家们争分夺秒地攻关，几乎每隔几天，就有新的 研究成果出现。1987年2月，美国华裔科学家朱经武和中 国科学家赵忠贤相继在钇－钡－铜－氧系材料上把临界超 导温度提高到90K以上，液氮的禁区（77K）也奇迹般地 被突破了。1987年底，铊－钡－钙－铜－氧系材料又把临 界超导温度的记录提高到125K。从1986－1987年的短短 一年多的时间里，临界超导温度竟然提高了100K以上， 这在材料发展史，乃至科技发展史上都堪称是一大奇迹！ 高温超导材料的不断问世，为超导材料从实验室走向应用 铺平了道路。
渔雷活动状况是否对我方有威胁.活动方位、速度等，我 方根据动态目标对渔雷等起到导航、攻击指挥作用。在民 用上，探测海中鱼群分布和种类以便有计划捕捞，打捞遇 难船物等。压电陶瓷组成的声纳系统誉为水中雷达侦察兵 。 透明陶瓷： 陶瓷一般是不透光的，由于陶瓷的不透光，使陶瓷的用途 受到很多的限制。科学家经过长时间悉心研究后，终于在 1957年制成了世界上第一片透光陶瓷。透光陶瓷有着广泛 的用途。当透光陶瓷问世后，使高压钠灯的研制成功。高 压钠灯是一种发光效率很高的电光源，在同样功率下一盏 高压钠灯能顶两盏高压汞灯，且光线柔和、银白，在高压 钠灯下看物体不但清楚，且不刺眼。另外高压钠灯还具有 特殊的本领，光线能透过浓雾不被散射，作为道路、汽车 、广场的用灯特别合适。
结构陶瓷：主要是指发挥其机械、热、化学等性能的一 大类新型陶瓷材料，它可以在许多苛刻的工作环境下服役， 因而成为许多新兴科学技术得以实现的关键。 在空间技 术领域，制造宇宙飞船需要能承受高温和温度急变、强度 高、重量轻且长寿的结构材料和防护材料，在这方面，结 构陶瓷占有绝对优势。从第一艘宇宙飞船即开始使用高温 与低温的隔热瓦，碳-石英复合烧蚀材料已成功地应用于 发射和回收人造地球卫星。未来空间技术的发展将更加依 赖于新型结构材料的应用，在这方面结构陶瓷尤其是陶瓷 基复合材料和碳/碳复合材料远远优于其他材料。 压电陶瓷：你听说过会说话、会唱歌的陶瓷吗？会侦察 、会指挥、能诊断、能生电的陶瓷吗？这就是压电陶瓷， 属于现代功能陶瓷。神奇的压电陶瓷--海中"雷达"侦察兵 ：雷达是用无线电原理对空中目标搜索、定位、导向的通 讯工具，而在水中不能发挥作用。用压电陶瓷制成的声纳 系统可在水中起到同样的作用，在军事上搜索敌潜艇，
第四章 非金属元素化合物
第一节 非金属材料的主角—硅
第二课时
的现 装代 饰建 和筑 采离 光不 开 玻 璃
雄伟的古建筑离不开陶瓷砖瓦
世界第一大坝—长江三峡大坝使 用水泥将达1．０８２×１０１０ｋｇ
硅酸盐产品简介：
产品 主要原料
反应 主要设备 条件
主要反应或主要成分
主要 性质
水泥
粘土、石 水泥回转 灰石、 高温 (石膏)适 窑 量 纯碱 石灰石 石英
生物陶瓷： 生物陶瓷指与生物体或生物化学有关的新型陶瓷。 生物陶瓷可分为与生物体相关的植入陶瓷和与生 物化学相关的生物工艺学陶瓷。前者植入体内以 恢复和增强生物体的机能，是直接与生物体接触 使用的生物陶瓷。后者用于固定酶、分离细菌和 病毒以及作为生物化学反应的催化剂，是使用时 不直接与生物体接触的生物陶瓷。