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。
高一必修一化学第四章知识点：无机非金属材料的主角——硅
高一必修一化学第四章知识点：无机非金属材料的主角——硅一、硅元素：无机非金属材料中的主角，在地壳中含量26.3%，次于氧。
是一种亲氧元素，以熔点很高的氧化物及硅酸盐形式存在于岩石、沙子和土壤中，占地壳质量90%以上。
位于第3周期，第ⅣA 族碳的下方。
Si对比C最外层有4个电子，主要形成四价的化合物。
二、二氧化硅(SiO2)天然存在的二氧化硅称为硅石，包括结晶形和无定形。
石英是常见的结晶形二氧化硅，其中无色透明的就是水晶，具有彩色环带状或层状的是玛瑙。
二氧化硅晶体为立体网状结构，基本单元是[SiO4]，因此有良好的物理和化学性质被广泛应用。
(玛瑙饰物，石英坩埚，光导纤维)物理：熔点高、硬度大、不溶于水、洁净的SiO2无色透光性好化学：化学稳定性好、除HF外一般不与其他酸反应，可以与强碱(NaOH)反应，是酸性氧化物，在一定的条件下能与碱性氧化物反应SiO2+4HF == SiF4 uarr;+2H2OSiO2+CaO ===(高温) CaSiO3SiO2+2NaOH == Na2SiO3+H2O不能用玻璃瓶装HF，装碱性溶液的试剂瓶应用木塞或胶塞。
三、硅酸(H2SiO3)酸性很弱(弱于碳酸)溶解度很小，由于SiO2不溶于水，硅酸应用可溶性硅酸盐和其他酸性比硅酸强的酸反应制得。
Na2SiO3+2HCl == H2SiO3darr;+2NaCl硅胶多孔疏松，可作干燥剂，催化剂的载体。
四、硅酸盐硅酸盐是由硅、氧、金属元素组成的化合物的总称，分布广，结构复杂化学性质稳定。
一般不溶于水。
(Na2SiO3、K2SiO3除外)最典型的代表是硅酸钠Na2SiO3：可溶，其水溶液称作水玻璃和泡花碱，可作肥皂填料、木材防火剂和黏胶剂。
常用硅酸盐产品：玻璃、陶瓷、水泥四、硅单质与碳相似，有晶体和无定形两种。
晶体硅结构类似于金刚石，有金属光泽的灰黑色固体，熔点高(1410℃)，硬度大，较脆，常温下化学性质不活泼。
是良好的半导体，应用：半导体晶体管及芯片、光电池、五、氯元素：位于第三周期第ⅦA族，原子结构：容易得到一个电子形成氯离子Cl-,为典型的非金属元素，在自然界中以化合态存在。
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。
《无机非金属材料的主角——硅》 说课稿
《无机非金属材料的主角——硅》说课稿尊敬的各位评委、老师：大家好！今天我说课的题目是《无机非金属材料的主角——硅》。
下面我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教法与学法、教学过程以及教学反思这几个方面来展开我的说课。
一、教材分析1、教材的地位和作用“无机非金属材料的主角——硅”是人教版高中化学必修 1 第四章第一节的内容。
本节内容在教材中起着承上启下的作用。
在前面的学习中，学生已经了解了金属元素及其化合物的性质，而硅及其化合物则是学生首次接触的非金属元素。
通过对硅及其化合物的学习，为后续学习元素周期律、非金属元素的性质等知识奠定了基础。
同时，硅在现代科技和工业中的广泛应用，也使学生能够更好地理解化学与生活、生产的密切联系。
2、教材内容本节教材主要包括硅在自然界中的存在形式、硅单质的性质、二氧化硅的性质以及硅酸和硅酸盐的性质等内容。
通过对这些内容的学习，学生可以系统地了解硅及其化合物的性质和用途。
二、学情分析1、知识基础学生在初中阶段已经学习了碳及其化合物的一些知识，对非金属元素的性质有了一定的了解。
同时，在高中化学必修 1 前面的章节中，学生也学习了氧化还原反应、离子反应等知识，为学习硅及其化合物的性质提供了理论基础。
2、学习能力经过一段时间的高中化学学习，学生已经具备了一定的观察能力、实验能力和思维能力，但对于较为抽象的知识，理解和掌握起来可能还存在一定的困难。
3、学习兴趣硅及其化合物在生活中的广泛应用，如计算机芯片、玻璃、陶瓷等，容易引起学生的学习兴趣，但对于其化学性质的探究可能会感到枯燥。
三、教学目标1、知识与技能目标（1）了解硅在自然界中的存在形式和用途。
（2）掌握硅单质的物理性质和化学性质。
（3）理解二氧化硅的结构、性质和用途。
（4）了解硅酸和硅酸盐的性质和用途。
2、过程与方法目标（1）通过实验探究，培养学生的观察能力、实验操作能力和分析问题的能力。
（2）通过对硅及其化合物性质的学习，培养学生的归纳总结能力和逻辑思维能力。
《无机非金属材料的主角——硅》
《无机非金属材料的主角——硅》
硅是一种无机非金属材料，它的性能和用处已经被广泛应用在科学和
工业界。
在硅的理化性能方面，它主要有三大特性：热性能、电性能和机
械性能。
首先，硅在热性能方面表现出不错的效果。
它具有良好的热稳定性，
常温下的热膨胀系数较小，具有高的热稳定性和热电性能，是一种理想的
绝热材料。
其次，硅在电性能方面也表现出良好的效果。
它具有较高的电阻率，
但是具有高介电常数，可以用作电力电容器的绝缘材料，也可以作为绝缘
涂料而使用。
而且，硅也可以用来制造集成电路，如大规模集成电路和微
型电子装置。
最后，硅在机械性能方面也表现出不错的结果。
它具有良好的抗冲击
性和耐磨性，可以作为金属表面耐磨材料使用，也可以用作构件材料。
而且，硅具有较高的硬度，可以用于制造器件或表面处理，以提高其耐磨性。
总之，硅在热性能、电性能和机械性能方面具有出色的表现，使它成
为无机非金属材料中的主角。
它的性能和用处得到了广泛的应用，如热绝
缘材料、电阻材料、介电涂料、集成电路材料、构件材料和耐磨材料。
正
是由于这些特点，让硅在电子工业、航空航天、特种材料和生物医学等领
域得到了广泛的应用。
《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
化硅不溶于水也不与水反应，所以B项错误。
答案：B
课后小练
[例 1] 下列叙述正确的是 ( ) A．CO2 和 SiO2 都是酸性氧化物，所以两者物理性质 相似 高温 B．因为 CaCO3＋SiO2=====CaSiO3＋CO2↑，所以硅 酸的酸性比碳酸强 C．CO2 和 SiO2 都能与碳反应，且都作氧化剂 D．SiO2 晶体熔、沸点高，硬度大，故可用于制做光导 纤维
(4)实验室中使用的石英坩埚。
二氧化硅和二氧化碳的性质比较 二氧化碳 CO2 状 态 熔沸点 硬度 水溶性 气 态 熔沸很低 能溶于水 二氧化硅 SiO2 固 态 熔点高，硬度大 不溶于水
不能反应
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O 高温 SiO2＋ CaO =CaSiO3
化 与水反应 CO2 + H2O = H2CO3 学 与碱反应 CO +2NaOH=Na CO +H O 2 2 3 2 性 与碱性氧化物 CO2+Na2O=Na2CO3 质 反应 与 酸
SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O
实验室盛装NaOH溶液的试剂 瓶用橡胶塞而不用玻璃塞
NaOH溶液能与玻璃中的
SiO2反应生成Na2SiO3，使瓶 塞部分粘结而无法打开。因 此盛装NaOH溶液的试剂瓶不 能用玻璃塞而要用橡胶塞。
二氧化硅
2、特殊性
化学性质很不活泼，氢氟酸 （ HF）是唯一可以与之反应的酸。
H2CO3与H2SiO3性质的比较
H2CO3 酸性 水溶性 能溶于水 H2SiO3 难溶于水 受热易分解生成 SiO2和H2O H2CO3 Na2SiO3＋2HCl===
均为弱酸，且酸性：H2CO3>H2SiO3
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。
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。
人教版化学必修一4.1《无机非金属材料的主角——硅》同步配套课件精品课件PPT
与氢氟酸反应
SiO2 + 4HF == SiF4 ↑+2H2O
思考：1、氢氟酸能否盛放于玻璃瓶中？ 2、SiO2是不是两性氧化物？
1、制造光导纤维的主要原料是（ B ） A.晶体硅 B.二氧化硅 C.石墨 D.硅酸钠
2、下列各组物质有关性质关系的比较，正确的是（ C ）
硅酸钠是白色固体，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，是一种矿物胶，
黏性很强，可以作黏胶剂和木材防防火火剂剂。
实验：取两个滤纸条
放入蒸馏水
放入硅酸钠饱和溶液
现 象 水分蒸发后燃烧 水分蒸干后不燃烧
结 论 水不能防火
硅酸钠能防火
（2）、硅酸钠化学性质 ①与酸反应
Na2SiO3 + 2HCl =2NaCl + H2SiO3↓ Na2SiO3＋CO2＋H2O＝Na2CO3＋H2SiO3↓ ②与盐反应
硅酸钠：Na2SiO3
Na2O·SiO2
硅酸钙：CaSiO3
CaO·SiO2
高岭石：Al2Si2O5(OH)4
Al2O3·2SiO2·2H2O
正长石：KAlSi3O8
K2O·Al2O3·6SiO2
石棉：Ca2MgxSiyO22(OH)2
X=___;y=___
4、最简单的硅酸钠（Na2SiO3） （1）、硅酸钠的物理性质
5、加热熔融烧碱时应使用下列哪种坩埚（ C ）
A.石英坩埚 B.普通玻璃坩埚 C.铁坩埚 D.陶瓷坩埚
2、硅酸 （H2SiO3）
（1）性质: 硅酸是一种白色固体，溶解度很小， 是一种弱酸,酸性比H2CO3还弱。 H2SiO3 === SiO2 + H2O
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。
无机非金属材料的主角---硅
从原子结构示意图上看出碳原子 和硅原子的最外层均有4个电子。
硅既不易失去也不易得到电子， 主要形成四价的化合物。硅是构 成岩石与许多矿物的基本元素。
一、二氧化硅和硅酸
1、二氧化硅（SiO2) SiO2是最重要的化合物。
四面体结构
金刚石
SiO2平面结构
SiO2的平面结构。
石英晶体是结晶的二氧化硅，石英 中无色透明的晶体就是通常所说的 水晶。
无机非金属材料的主角---硅
1.你在河边捡到一块好看的石 头，但是不知道是大理石还是 水晶石，你知道怎样去检验吗？ 2.你知道光导纤维的主要原 料是什么吗？
3.为什么实验室不用带玻璃塞的 磨口试剂瓶盛放NaOH溶液？应 用什么样的塞子？实验室能否 用玻璃瓶保存氢氟酸？
硅的氧化物和硅酸盐构成了地壳中大部 分的岩石、沙子和土壤，约占地壳质量 的90%以上。因此，硅在无机非金属材 料中扮演主要角色。
C 加盐酸,过滤
D 加NaOH溶液,过滤
6.将过量的CO2分别通入(1)CaCl2溶液 (2)Na2SiO3溶液(3)Ca(ClO)2溶液(4)饱 和Na2CO3溶液.最终溶液中有白色沉 淀的是( B ) A (1)(2)(3)(4) C(1) (2)(3) B(2)(4) D(2)(3)
石英具有彩色环状或层状的称为玛瑙。
沙子中含有小粒的石英晶体。沙子的主 要成分就是SiO2 根据SiO2的存在， SiO2有哪些物理性质？ SiO2不溶于水，是一种坚硬难溶的固体， 硬度和熔点都很高。
SiO2的化学稳定性又怎样呢？
化学性质很不活泼，氢氟酸（ HF） 是唯一可以与之反应的酸。 1、SiO2+4HF=SiF4￪+2H2O
2.硅酸（H2SiO3)
第一节 无机非金属材料的主角—硅
SiO2+CaO
CaSiO3
（3）与碱反应： ）与碱反应：
硅酸钠， 硅酸钠， 水溶液俗 名“水玻 璃”，具 有粘性,其 有粘性 其 用途很广， 用途很广， 制备硅胶 和木材防 火剂等
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O SiO2+Ca(OH)2=CaSiO3+H2O
硅和强碱反应会生成氢气,曾有人用这种方法 硅和强碱反应会生成氢气 曾有人用这种方法 来制备氢气。在野外,为了迅速得到氢气 为了迅速得到氢气,用含量高 来制备氢气。在野外 为了迅速得到氢气 用含量高 的硅粉与干燥的Ca(OH)2和NaOH混合 并强热,可 的硅粉与干燥的 混合,并强热 可 混合 并强热 迅速得到氢气。 迅速得到氢气 Si+Ca(OH)2+2NaOH=Na2SiO3+CaO+H2 这种Si、 的混合物叫做生氢剂 这种 、Ca(OH)2和NaOH的混合物叫做生氢剂。 的混合物叫做生氢剂。
1.4 硅的存在形式 硅是一种亲氧物质，在自然界中它总是与氧 硅是一种亲氧物质， 相互化合的。所以在氧化气氛包围的地球上， 相互化合的。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。 主要以熔点很高的氧化物及硅酸盐的形式存在。 世纪上半叶化学家制备出了单质硅。 在18世纪上半叶化学家制备出了单质硅。 世纪上半叶化学家制备出了单质硅 硅酸（ 二氧化硅（ SiO2 ） 硅酸（H2SiO3） 硅酸盐 硅单质
一. 硅 二. 二氧化硅 三. 硅酸盐
教学目标
知识与能力： 知识与能力： （1）了解硅在自然界中的存在。 了解硅在自然界中的存在。 了解二氧化硅物理性质， （2）了解二氧化硅物理性质，掌握其化学性质 过程与方法： 过程与方法： （1）通过相关联想、对比归纳，学会认识物质 通过相关联想、对比归纳， 性质的方法，培养归纳总结能力。 性质的方法，培养归纳总结能力。 通过“结构——性质——用途” ——性质——用途 （2）通过“结构——性质——用途” 的元素 化合物学习思路， 化合物学习思路，培养学生思维和推理分 析能力。 析能力。
《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。
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高一化学4.1.2无机非金属材料的主角—硅学习目标：1、了解硅的一此简单性质，知道硅酸钠的一些简单性质。
2、对硅酸盐工业及一些产品有大致印象。
3、进一步认识化学与生产、生活实际的联系。
学习重点认识到硅酸盐工业与人类生产、生活密切相关。
学习过程：上一节我们学到的硅酸钠，是一种可溶性的硅酸盐，而其他硅酸盐多数是不溶于水的。
硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分。
二.硅酸盐1、硅酸盐定义：2、硅酸钠实验：取两根一样的干燥布条(其中一根在硅酸钠溶液中浸过)在火焰上燃烧。
回答：两根布条燃烧的情况一样吗？现象有何不同？结论：不一样。
一根很容易燃烧，一根不燃。
思考：是什么原因造成了这样的差别呢？［讲解］不燃的布条是由于我预先在硅酸钠溶液中浸泡并晒干的。
这也是硅酸钠的用途之一。
硅酸钠的水溶液俗名“水玻璃”，其用途很广，建筑工业及造纸工业用它做粘合剂。
木材或织物用水玻璃浸泡过后既防腐又不易着火。
浸过水玻璃的鲜蛋可以长期保存。
水玻璃还用作软水剂，洗涤剂和制肥皂的填料。
它也是制硅胶和分子筛的原料。
硅酸钠：水溶液俗称水玻璃，可做肥皂填料、木材防火剂及黏胶剂。
由于铝与硅在元素周期表位置相邻、离子大小相近，铝离子通常或多或少的置换硅酸盐中的正四价硅，形成铝硅酸盐。
为了保持电中性，回引入其他正离子，从而增大了硅酸盐的丰富性和复杂性。
硅酸盐矿石长期风化会成为粘土，并且生成土壤胶体。
土壤胶体一般带负电荷，能吸附土壤中的铵根离子及钾离子，具有保肥能力。
这是大自然对人类的馈赠，我们应该爱护大地母亲。
我们日常所说的粘土,它的化学成分主要是由Al2Si2O5(OH)4组成。
粘土：化学成分主要是：Al2Si2O5(OH)4，土壤胶体一般带负电荷，具有保肥能力。
你了解呢？China的中文意义，三大硅酸盐工业。
应用广泛的硅酸盐工业：3、硅酸盐工业：2硅酸盐产品简介：4、硅酸盐可用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示其组成硅酸盐的种类很多，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，如：硅酸钠是一种可溶性的硅酸盐，而其他硅酸盐多数不溶于水，而且结构很复杂，通常用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示其组成。
书写规则：金属氧化物写在最前面，然后写二氧化硅，最后写水，而且氧化物之间用“.”隔开例题Na2SiO3可以写成Na2O · SiO2练习：如何用氧化物的形式表示下列硅酸盐粘土：化学成分主要是：Al2Si2O5(OH)4以氧化物形式表示为（）钠长石：NaAlSi3O a a为（），若以氧化物形式表示为（）资料卡片，练习氧化物表示形式。
4、氧化物表示形式：硅酸钠： Na2O·SiO2石棉：3MgO·CaO·4SiO2长石：K2O·Al2O3·6SiO2普通玻璃：CaO·Na2O·6SiO2黏土：Al2O3·2SiO2·2H2O[阅读]科学视野—新型陶瓷。
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，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。
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。
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。
特殊功能含硅物质：碳化硅、硅橡胶、硅钢、分子筛。
5、新型陶瓷：结构陶瓷、超导陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷、生物陶瓷。
三、硅单质阅读：请大家阅读课本P79的第一、二自然段，总结出硅的存在形态、结构特点、物质性质等方面的内容。
[投影]图4-11硅晶体思考：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。
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。
(2)硅单质的化学性质常温下，硅的化学性质不活泼，除氟气、氢氟酸和强碱外，硅不跟其他物质，如氧气、氯气、硝酸、硫酸等起反应。
加热时，能跟一些非金属反应，如它也能和氧气反应生成二氧化硅。
Si+2F2====SiF4 Si+4HF=====SiF4+2H2↑Si+2NaOH+H2O====Na2SiO3+2H2↑ Si+O2 SiO2⑶硅的各种用途：半导体材料；太阳能电池。
练习1.下列物质中属于纯净物的是A.Na2CO3·10H2OB.水泥C.纯净的盐酸D.普通玻璃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3.下列物质有固定熔点的是A.水泥B.玻璃C.Na2O·SiO2D.水玻璃小结写出下列转化关系中的化学方程式：8、制造太阳能电池需要高纯度的硅，工业上制高纯硅常用以下反应实现①Si(s)＋3HCl(ｇ)======SiHCl3(ｇ)＋H2(ｇ) ②SiHCl3＋H2======Si＋3HCl 对上述两个反应的下列叙述中，错误．．的是( )A.两个反应都是置换反应B.反应②不是置换反应C．由于反应②放热，则反应①一定吸热 D.两个反应都是氧化还原反应9、下面有关硅的叙述中，正确的是( )A. 光导纤维是以二氧化硅为主要原料制成的B.硅是构成矿物和岩石的主要元素，硅在地壳中的含量在所有的元素中居第一位C.硅的化学性质不活泼，在自然界中可以以游离态存在D.硅在电子工业中，是最重要的半导体材料10、二氧化硅是酸酐的原因是( )A.它溶于水得相应的酸B.它对应的水化物是可溶性强酸C.它与强碱溶液反应只生成盐和水D.它是非金属氧化物11、能证明碳酸比硅酸酸性强的实验事实是( )950℃高温300℃A.CO 2是气体，而SiO 2是固体B.高温下能发生反应 Na 2CO 3＋SiO 2======Na 2SiO 3＋CO 2↑C.CO 2溶于水生成碳酸，而SiO 2却不溶于水D.CO 2通入Na 2SiO 3溶液中有胶状沉淀生成18、下列关于硅的叙述中，错误的是（ ）A ．硅广泛存在于自然界中，天然单质硅叫硅石B ．晶体硅的结构类似于金刚石，硬度也很大C ．常温下硅很稳定，不能跟强酸反应D ．含硅的钢具有良好的导磁性和耐酸性17、硅酸铜钡是当今用最新科学技术合成的一种物质，然而现在发现，我国秦兵马俑用的一种颜料是硅酸铜钡。
下列关于硅酸铜钡的说法中错误的是( )（ ）A ．易溶于水B ．难溶于水C ．属于硅酸盐D ．属于氧化物22、下列离子方程式，正确的是 （ ）A ．澄清石灰水中通入过量二氧化碳：Ca 2+ +2OH - +CO 2 ===CaCO 3↓+H 2OB ．碳酸钠溶液中加入二氧化硅：CO 32- +SiO 2==SiO 32- +CO 2↑C ．二氧化硅与烧碱溶液反应：SiO 2 +2OH - === SiO 32-+H 2O ↑D ．硅酸与烧碱溶液中和：H 2SiO 3 +2OH - === SiO 32-+2H 2O25、 “9·11”事件发生后，美国世贸大厦轰然倒下。
在清理废墟中，人们发现很多石棉。
石棉是一种压缩强度大、柔软性强、耐热、耐火、耐酸和耐碱的腐蚀，而且价格低廉的硅酸盐。
石棉有毒，能使人患肺癌。
（1）有一种石棉叫做石棉矿青石棉，其化学式为Na 2Fe 5Si 8O 22(OH)2写成氧化物的形式为 ；分子中铁的化合价为 ，我们可以看作 ；其物质的量分数为 。
（2）云母是一种重要的硅酸盐，它具有韧度、弹性、透明度、高电解强度、化学惰性和热稳定性。
叶蜡石的成分为AlSi 2(OH)O 5，白云母可看作叶蜡石中 的Si(Ⅳ)被Al(Ⅲ)所取代，再由K （I ）平衡其电荷形成的，则白云母写成氧化物的形式为 。
（3）研究表明，在原硅酸盐中，Al(Ⅲ)很容易取代Si(Ⅳ)而不会引起原硅酸盐结构大的变化。
从立体几何的知识看，Al(Ⅲ)与Si(Ⅳ)最直接的关系是 。