人教版化学必修一第四章第一节《无机非金属材料的主角-硅》导学案

第四章非金属及其化合物

第1节无机非金属材料的主角一硅(共2课时)

(第1课时)

【学习目标】1.通过阅读填空、阅读思索、观看图片，初步知道二氧化硅的存在、结构

和用途。

2.通过思索沟通、阅读书写、思索争论、比照探究、争论归纳，知道二氧化硅的性质并

能归纳出酸

性氧化

物的通性，进一步提升对新旧学问比拟归纳的力量。

3.通过分组试验、思索争论、拓展探究，知道硅酸的制备原理并初步了解硅胶的制备过

程和用途。

【学习重点】二氧化硅的性质及硅胶的制备

【温馨提示】“硅酸制备原理的探究"可能是你学习的难点哟

【自主学习】

旧知回忆：1.地壳中元素含量，硅排第_2_位，含量占26.3%。

2.二氧化碳具有哪些重要性质？

(1)物理性质：CO2是一种无色气体,微溶于水,固态C02俗称―

干冰。

(2)化学性质(写方程式)：

(1)CO2+H2O=H2CO3⑵Ceb+CaO一CaCo3③CCb+NaOH=NaHCo3

新知预习：阅读教材P74〜76,按要求完成以下问题：

1.完成下表:

碳硅

-原子结构示意图-(½j

主要化合价4、0、+2、+40、+4

思索:如何从原子结构的观点去熟悉比拟碳和硅的化学性质？

2.书写以下化学反响方程式：

(1)用氢氟酸刻蚀玻璃SiCh+4HF-SiF4↑+2H2O

(2)在高温条件下二氧化硅与生石灰作用SiOz+Ca。WZCaSiO3

(3)将二氧化硅溶于氢氧化钠溶液中Sieb+2NaOH=Na,SiCh+HQ

【同步学习】情景导入：通过观看P74图41,思索构成漂亮地球的地壳成分是什么？构成岩

石的主要成分是什么？

一、二氧化硅和硅酸

二氧化硅（）

1.SiO2

活动一：SiCh存在、结构及用途

1.阅读填空：阅读教材P74第三段完成以下空格：

硅元素和碳元素在自然界中的存在：硅是一种亲氧元素,在自然界中它总是与氧相互

化合的（这一点与碳在自然界中有稳定的单质存在有所不同）。硅主要以熔点很高的氧

化物及硅酸盐的形式存在。而碳在地壳中主要形成石灰岩和碳酸盐等矿

物，碳的氧化物C02通常以分子形式存在大气中，通过光合作用，其中的碳元素又进

入有机化合物的世界。

2.阅读填空：阅读教材P74最终一段和P75其次段，并观看图43和图44完成以下填空:

二氧化硅的存在：（1）SiCh是硅重要的化合物。地球上存在的自然?二氧化硅约占地壳

质量的12%,其存在形态有结晶形和无定形两大类,统称硅石。

（2）石英是结晶的二氧化硅,具有不同的晶型和颜色。石英中无色透亮?????的晶体

就是通常所说的水晶，具有彩色环带状或层状的称为玛瑙。沙子中含有小S-

0—<

粒的石英晶体。/

3.阅读思索：阅读教材P74“科学视野”思索以下问题：力魄

二氧化硅的空间构型是四周体型结构，你能简洁描述二氧化硅的根本单元

吗？

硅氧四周体，结构（略）。

4.阅读填空：阅读教材P75最终一段，并观看图45,完成以下填空：

二氧化硅的用途：以二氧化硅为主要成分的沙子仍是根本的建筑材料，纯洁

的二氧化硅是现代光学及光纤制品的根本原料,用石英、玛瑙制作的饰

物和工艺品那么为越来越多的人们所宠爱。石英可用来做石英钟、石英表，耐高温的石英玻

璃：水晶可以用来制造电子工业中的重要部件、光学仪器、工艺品、眼镜片等，含有有色杂

质的石英，还可用于制造精密仪器轴承，耐磨器皿和装饰品等。

活动二、二氧化硅的性质

1.思索沟通：教材P76“思索与沟通”。

2.阅读书写：阅读教材P76Si5的化学性质，书写以下反响的化学方程式：

①SiO2+4HF=SiF⅜↑+2H2O②SiO2+CaOʌCaSiO3③SiO2+2NaOH=

Na2SiO3+H2O

3.思索争论：〔1〕试验室盛放碱溶液的试剂瓶一般用橡胶塞，而不用玻璃塞？

缘由是一般玻璃中含有二氧化硅，会与碱液发生反响，导致瓶塞无法翻开。

(2)有人认为Siθ2既能和酸又能和碱反响，所以它是一种氧化物。这种说法对吗？

对，原

是二氧化硅只能与酸中的氢氟酸反响，它是二氧化硅的特性。

4.比照探究：结合“旧知回忆2”,比拟二氧化硅和和二氧化碳的化学性质有哪些差异？

相同点：均为酸性氧化物，具有酸性氧化物的通行；

不同点：二氧化硅能与氢氟酸反响，而二氧碳不能。高温可反响反响：SiO2+

Na2CO3^=Na2SiO3+CO2↑

5.争论归纳：二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物，归纳酸性氧化物的通性。

对应练习1、以下物质能与SiO2起反响的是

(C)

①浓H2SO4②出0③盐酸④HF⑤KC)H溶液⑥氧化钙

A、①②⑥B、②④C、④⑤⑥D、③④⑤⑥

对应练习2、以下试剂的保存方法正确的选项是

(BD)

A.氢氟酸保存在玻璃瓶中B.烧碱溶液放在带橡皮塞的玻璃瓶中

C.水玻璃放在滴瓶中D.硅胶必需密封保存

2.硅酸(H2SiO3)

活动三、硅酸(H2SiO3)的制备和性质探究

1.分组试验：完成教材P76试验41,并填写P77表格。

2.思索争论：⑴上述制备原理的依据是什么？由强酸与弱酸盐反响制取弱酸。

(2)能否用H2CO3制备H2SiO3?可以

CO2+H2O+Na2SiO3=H2SiCM+Na2CO3。

3.拓展探究：往肯定量的饱和硅酸钠溶液中通入足量的C5,观看现象并填写以下表格。

现象产生白色胶状沉淀

化学方程式COz+HzO+NaSiC.一H2SiO3l+Na2CO3

结论硅酸(或原硅酸)是不溶于水的白色胶状沉淀

4.制备硅胶：C)阅读教材P76并结合上述试验归纳出硅胶的制备过程。

(略)

(2)硅胶的性质和用途？

试验室或袋装食品、瓶装药品的枯燥剂，也可作催化剂载体

对应练习3、能证明碳酸比硅酸酸性强的试验事实是

,、高温

(D)

A.CO?是气体，而SiO?是固体B.高温下能发生反响：Na2CO3+SiO2=====Na2SiO3

+CO2t

C.CO2溶于水生成碳酸，而SiOz却不溶于水D.COz通入NaSiOs溶液中有胶状沉淀生

成

对应练习4、关于SiO2和CO2的表达中，正确的选项是

(B)

A.两者都是酸性氧化物，故都不跟一切酸反响

B.B.SiOz熔点高、硬度大，CCh熔点低、硬度小

C.Sio2比CO2的相对分子质量大，故SiOz的熔点、沸点比CO2高

D.两者都能与水反响生成对应的酸

【反响练习】1∙以下物质中主要成分不是二氧化硅的是

(A〕

A.硅胶B.水晶C.玛瑙D.硅石

2.NaOH、KOH等碱性溶液可以贮存在以下哪种试剂瓶中

(D)

A.具有玻璃塞的细口瓶B.具有玻璃塞的广口瓶

C.带滴管的滴瓶D.具有橡胶塞的细口瓶

3.以下物质中，不能能够与NaOH溶液反响的是

(B)

A.二氧化碳B.硅酸钠C.二氧化硅D.氢氧化铝

4.以下物质的变化，不能通过一步化学反响完成的是

(D)

A.C02÷H2CO3B.SiO2÷Na2SiO3C.Na2O2^Na2CO3D.SiO2÷H2SiO3

，■存在.J制备原理.

《结构

H2SiO3性质

【归纳梳理】Siθ25途用途

Γ¾理性质

性质

化学性质

【课后稳固】教材作业：P80〜81习题3、4

提高训练：1.光纤通信70年月后期开展起来的一种新型通信技术，目前长距离光纤通信

系统已投入使用，光纤通信的光学纤维是由以下哪种物质经特别工艺制成的

(B)

A.碳B.石英C.错D.硅

2.以下说法中，错误的选项是

(A)

A.硅酸是不挥发性酸，它与食盐反响生成氯化氢B.水玻璃有粘性，所以要存放在

带橡胶塞的试剂瓶中

C.氢氟酸能和玻璃发生化学反响，所以氢氟酸要存放在塑料瓶中

D.烧碱液能腐蚀玻璃并生成硅酸钠，所以烧碱液要存放在带橡胶塞的玻璃瓶中

3.下面有关硅的表达中，正确的选项是

(B)

A.光导纤维是以硅为主要原料制成的B.硅在电子工业中，是最重要的半导体

材料

C.硅的化学性质不活泼，在自然界中可以以游离态存在

D.硅是构成矿物和岩石的主要元素，硅在地壳中的含量在全部的元素中居第一位

4.以下表达中，正确的选项是

(B)

A.自然界中存在大量单质硅B.石英、水晶的主要成分都是SiOz

C.Siθ2的化学性质活泼，跟酸碱都能发生化学反响D.Siθ2是酸性氧化物，它不与任何

酸反响

5.以下离子方程式，不正确的选项是

(D)

2+

A.澄清石灰水中通入少量二氧化碳：Ca+2OH-+C02=CaCO3ψ+H2O

2

B.碳酸钠溶液中参加过量二氧化碳：CO3^+CO2+H2O=2HCO3-

2+

C.二氧化硅与烧碱溶液反响：SiO2+2OH=SiO3-+H2OD.硅酸与烧碱溶液中和：H

+0H^=H2O

6.以下试剂能贮存在磨口玻璃塞的试剂瓶里的是

(C)

A.HF溶液B.KoH溶液C.盐酸D.水玻璃

7.熔融烧碱应选用的器皿是

(C)

A.石英均堪B.一般玻璃用烟C.铁制均崩D.陶瓷用烟

8.以下所列各物质的用途中，不正确的选项是

(D)

A.石英砂：制玻璃、制单晶硅B.硅胶：枯燥剂、吸附剂、催化剂载体

C.碳化硅：砂纸、砂轮D.硅酸：粘合剂、耐火材料

9.用地壳中某主要元素生产的多种产品在现代高科技中占有重要位置，足见化学对现代

物质文明的重要

作用。例如：（1）计算机芯片的主要成分是3;（2）光导纤维的主要成分是SiOz:

（3）目前应用最多的太阳能电池的光电转化材料是3；（4）用作吸附剂、枯燥剂、催

化剂或催化剂载体的人造分子筛大多是一类称为硅胶的化合物:

10、推断以下说法的正误，并加以解释。在括号中填正误，横线上填解释。

（1）二氧化硅溶于水显酸性。（X）二氧化硅不溶于水。

（2）二氧化碳通入水玻璃可得到硅酸。J”√）CO2+H2O+Na2SiO3H2Si（M+Na2CO3。

（3）高温时有CaCO3+SiO2=====CaSiO3隼皆）4,所以硅酸的酸性比碳酸强。（×）该反

响是在高温下反响生成气体，使平衡正向移动，而不是在溶液中进行，因此不能证明酸性

强弱。

（4）由于二氧化硅属于酸性氧化物，所以它不溶于任何酸。（×）二氧化硅具有与氢氟酸

反响的特性。

【我的反

思】O

（第2课时）

【学习目标】1.通过阅读教材、分组试验，初步熟悉硅酸盐的组成、性质及根本用途。

2.通过阅读教材、观看图片、思索争论，熟悉传统的硅酸盐产品和具有传统功能的含硅材料。

3.通过阅读填空、拓展探究，熟悉单质硅的存在、性质和用途，树立绿色化学是一种可持续

开展的意识。

【学习重点】硅和硅酸钠的重要性质。

【温馨提示】“硅酸盐的丰富性和多样性"可能是你学习的难点哟。

【自主学习】

旧知回忆：是防止玻璃塞中的二氧化硅与碱液反响生成具有粘性的硅酸钠，使瓶塞无法

正常翻开。

SiCh2+2H+-HzSithl。

新知预习：阅读教材P77〜78并填写以下空白：

1.硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称,在自然界分布极广。溶解性

大多不溶于水，稳定性稳定。常用的硅酸盐是NazSQ,其水溶液称为水玻璃，可

用作制硅酸及木材防火剂。

2.硅酸盐的主要产品有陶瓷、玻璃、水泥。

半导体材料（硅芯片）、光电转化材料（光电池）等O

【同步学习】情景引入：中国有着悠久历史的陶瓷，生活中的玻璃，以及盖房子用的水泥,

它们的主要化学成分是什么？自然界中形形色色的的各种矿石其组成成分又是什么？（略）

二、硅酸盐

活动一、熟悉硅酸盐

1.阅读完善：阅读教材P77第2、3自然段，进一步完善“新知预习1"。

2.阅读填表：阅读教材P77“资料卡片"，熟悉硅酸盐的组成并填写下表：

化学式法氧化物法

Na2SiO3Na2O.SiO2

CaSiO3CaO.SiO2

AI2(SiO5)(OH)4AI2O3.2Si0z.2½0

KAISiO3O8K2O.AI2O3.6SiO2

（提示：用氧化物的形式表示硅酸盐的组成时，各氧化物的排列挨次为：较活泼金属的氧

化物玲较不活泼金属的氧化物玲二氧化硅玲水）

3.分组试验：教材P77试验42,并填写对应表格。

4.阅读了解：“阅读教材P77“科学视野〃，了解硅酸盐的丰富性和多样性。

对应练习1、以下不是水玻璃用途的是

（D）

A.肥皂填料B.木材防火剂C.纸板黏胶剂D.建筑装饰材料

活动二、硅酸盐工业

1.阅读填表：阅读教材P78,熟悉传统硅酸盐工业，并完成下表。

原料制备方法（主要反响）设备

陶瓷黏土高温烧结高温窑炉

玻璃纯碱、石灰石、石英

CaCOj+SiO：-^^~CaStOj+COj

NajCOj+SiO：==N⅛SiOj+C0：

水泥黏土、石灰石反响简单水泥回转窑

2.思索争论：（1）比拟三大硅酸盐工2Ik原料的异同点？

（见上表略）

（2）在制备陶瓷、玻璃和水泥过程中是否都发生了化学变化？是。

对应练习2、以下说法正确的选项是

（B）

A.一般玻璃呈淡绿色是由于含Fe3*B.堵烟、蒸发皿都属于陶瓷制品

“唐三彩”是一种玻璃制品高温下比稳定

C.D.CaSio3CaCO3

3..阅读填表：阅读教材P78最终一E殳，熟悉特别功能的含硅材料，并完成下表：

性能用途

砂与石结构相像，硬度很大砂纸、砂轮的磨料

硅钢含硅4%的硅钢具有很高导磁性变压器铁芯

硅橡胶耐高温、耐低温、弹性好造、导弹、飞机零件、绝缘材料

分子筛具匀称微孔结构吸附剂、催化剂

4.阅读了解：阅读教材P79“科学视野”，了解新型陶瓷。

三、硅单质

活动三、硅单质存在、性质和用途

1.阅读填空：阅读教材P7980,完成以下空格。

(1)单质硅的存在形式有晶体硅和无定形硅两种,晶体硅的结构与相像。硅

在元素周期表中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。

(2)利用高纯单质硅的半导体性能，可以制成光电池，将光能(如太阳光能)直接

转换为电能。所以硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料。

(3)硅的物理性质主要有金属光泽、灰黑色固体、高熔点(1410℃)、硬度大、有脆

性等，在常温下其化学性质不活泼，但在肯定条件下，硅也能与其他物质发生反响，

如：与。2、c、F2、CI2、HF、NaoH溶液等反响。

(4)硅的用途：高纯硅是良好的—⅛⅛⅛-材料,于制造集成电路、太阳能电池等。

2.拓展探究：用“位、构、性“的观点熟悉硅的用途。

(略)

【反响练习】Co2气体通入水玻璃中，然后加热蒸干，再在高温下充分燃烧，最终所得的固

体物质是

(A)

A.Na2SiO3B.Na2CO3>Na2SiO3C.Na2CO3ʌSiO2D.SiO2

2.硅酸铜钢是当今用最新科学技术合成的一种物质，然而现在发觉，我国秦兵马俑用的一

种颜料是硅酸铜钢。列关于硅酸铜馍的说法中错误的选项是

(AD)

A.易溶于水B.难溶于水C.属于硅酸盐D.属于氧化物

3.以下关于硅的表达中，错误的选项是

(A)

A.硅广泛存在于自然界中，自然?单质硅叫硅石B.晶体硅的结构类似于石，硬度

也很大

C.常温下硅很稳定，不能跟强酸反响D.含硅的钢具有良好的导磁性和

耐酸性

4.某些化学试剂可用于净水。水处理中使用的一种无机高分子混凝剂的化学式可表示为

[AI2(OH)nCIm∙yH20]x式中的m等于

(C)

A.3nB.6+nC.6nD.3+n

【归纳梳理】

Na2SiO3的性质______________________________三大硅酸盐产品有_______________________

「存在__________________________________________________。

2.单质硅<性质________________________________________________________

用途O

【课后稳固】教材作业：P80~81习题1、2、5、7、9、10、11

提高训练：1.以下物质中属于纯洁物的是

(A)

2CO3∙IOH2O

2.以下不属于传统硅酸盐产品的是

(C)

A.玻璃B.水泥C.光导纤维D.陶瓷

3.以下表达正确的选项是

(B)

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

4.以下物质有固定熔点的是

(C)

2O∙SiO2

5.我国及、等国家已制造出一种陶瓷柴油机，这种柴油机发动机部件的受热面是由一种

耐高温且不易传热的材料制造的，这种材料是新型无机非金属材料中的

(B)

A.氧化铝陶瓷B.氮化硅陶瓷C.光导纤维D.玻

璃钢

6.以下离子方程式，正确的选项是

(C)

2+

A.澄清石灰水中通入过量二氧化碳：Ca+20H-+CO,=CaCO3I+H2O

22

B.碳酸钠溶液中参加二氧化硅：CO3-+SiO2=SiO3-+C02↑