第四章 非金属及其化合物第一节第二课时

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

（第二课时）

教学目标：

1、了解硅的物理性质，知道单质硅的一些简单的化学性质。

2、使学生对硅酸盐工业及一些产品有大致印象。

3、激发学生学习化学兴趣，使学生对化学与生产、生活实际的联系有进一步的认识。

4、扩大学生的知识面，激发学生的求知欲。

教学重点

使学生真正地认识到硅酸盐工业与人类生产、生活密切相关。

教学过程：

［导课］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，自然界中存在的各种天然硅酸盐矿物，约占地壳质量的5%。

［板书］二.硅酸盐

［演示实验］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。

［观察回答］两根布条燃烧的情况一样吗？现象有何不同？

［回答］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？答案在这里！

［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。

[板书]1、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。

[实物展示]粘土样本。

[讲解]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Al

2Si

2

O

5

(OH)

4

组成。

[板书]2、粘土：化学成分主要是：Al

2Si

2

O

5

(OH)

4

，土壤胶体一般带负电荷，具有保肥

能力。

[提问] China的中文意义，引入三大硅酸盐工业。

[投影]应用广泛的硅酸盐工业：

[板书]3、硅酸盐工业：

[投影讲解]硅酸盐产品简介：

222 3

玻璃：Na

2SiO

3

、CaSiO

3

、SiO

2

[讲解] 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

高岭石：Al2(Si2O5)(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（）

[阅读]资料卡片，练习氧化物表示形式。

[板书]4、氧化物表示形式：

硅酸钠： Na

2O·SiO

2

石棉：3MgO·CaO·4SiO

2

长石：K

2O·Al

2

O

3

·6SiO

2

普通玻璃：CaO·Na

2O·6SiO

2

黏土：Al

2O

3

·2SiO

2

·2H

2

O

[阅读]科学视野—新型陶瓷（结合幻灯讲解）。

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。

[讲述]特殊功能含硅物质：碳化硅、硅橡胶、硅钢、分子筛。

[板书]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P

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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。

[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。

［过渡］那么，硅单质的化学性质怎么样呢？

［讲解］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。

［讲解并板书］（2）单质硅化学性质：

Si+2F

2====SiF

4

Si+4HF=====SiF

4

+2H

2

↑

Si+2NaOH+H

2O====Na

2

SiO

3

+2H

2

↑ Si+O

2

SiO

2

[投影]硅的各种用途：