第一节  无机非金属材料的主角——硅

第1课时  二氧化硅和硅酸

【新课导入】

当你拿起手机或电话机进行通话时，无论是连接的距离、速度，还是通话语音的清晰度都令你惊讶不已。无线电波传送信号容易受干扰，也不会有如此好的效果，那么，这种现代化的通信方式是通过什么传递信号的呢？制备这种物质的主要原料是什么呢？传递光信号的物理原理是什么？

光导纤维是一种能利用光的反射作用来传导光线的透明度极高的细丝。以光导纤维为传输媒介的光纤通讯，是将要传送的语言、图像和数据信号等转化为光信号，以光纤进行传输的通讯方式。它克服了声音信号和图像信号在铜丝或铝丝这两种传统媒介中传播损耗大的缺点，并节约了大量金属资源。你知道光导纤维是什么材料制得的吗？

【教材讲解】

一、新课引入

展示图片：水晶、玛瑙、石英坩埚、沙子。你知道组成这些物质的成分是什么吗？

讲述：这些物质虽然看起来形态各异，实际上它们都含有同一种元素——硅，硅在地壳中的含量仅次于氧。大到高科技领域，小到我们的周围，到处都有硅及其化合物的踪影。当今电子工业的飞速发展，更是与人们对硅的性质的认识息息相关。本节课，我们首先来学习二氧化硅及其化合物——硅酸的有关知识。

二、新课教学

板书：第一节  硅

过渡：首先，我们来了解一下硅元素的有关知识。

学生阅读课本第74页的第一、二自然段，了解硅在自然界的含量、存在形态等方面的内容。

归纳整理：硅以化合态存在于自然界，硅元素主要以氧化物和硅酸盐的形式存在于地壳的各种矿物和岩石里。

过渡：我们先来学习硅的氧化物——二氧化硅的性质。

(一)二氧化硅和硅酸

1．二氧化硅

学与练：写出C和Si的原子结构示意图，根据最外层电子数，推测CO2 和SiO2的性质是否相同？

归纳整理：C和Si的最外层都有4个电子，CO2 和SiO2分别是二者的最高价氧化物，它们的性质应该相似但又不完全相同。

思考与交流：请同学们回忆我们初中学过的二氧化碳的性质，并从物理性质和化学性质两方面回答。

学生思考交流回答，教师补充。

归纳整理：

①二氧化碳的物理性质：常温常压下是无色无味的气体、能溶于水、密度比空气大。

②二氧化碳的化学性质：

CO2+H2O= H2CO3

CO2+Na2O  △  Na2CO3

CO2+CaO  △  CaCO3

CO2+2NaOH= Na2CO3+H2O

CO2能与碱反应生成盐和水，是酸性氧化物。

过渡：下面我们来学习二氧化硅的性质，并和二氧化碳的性质加以比较，看二者是否相同。

学生阅读教材第75页的内容，了解二氧化硅的性质及用途。

归纳整理：二氧化硅广泛存在于自然界中，与其他矿物共同构成了岩石，天然二氧化硅也叫硅石。砂子的主要成分就是二氧化硅，石英的主要成分也是二氧化硅，水晶是纯度较高的二氧化硅。二氧化硅可用来做光导纤维；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。

⑴二氧化硅的物理性质：

SiO2是一种坚硬难熔的固体，不溶于水。

用途：可用于制作光导纤维、石英坩埚、饰品等。

讲解：CO2、SiO2的物理性质差别很大，二氧化碳是一种无色无味的气体，二氧化硅是一种坚硬难熔的固体。原因是二者的结构不同，相关知识我们将在选修教材中学习。

过渡：SiO2与CO2的物理性质差别很大，那么它们的化学性质是不是也有这么大的差异呢？请大家阅读课本第76页有关内容，并填写下表。

板书；

⑵二氧化硅的化学性质

PPT展示：SiO2与CO2化学性质的比较

归纳整理：CO2、SiO2的化学性质差别不很大，比较相似，都能与碱性氧化物或强碱反应生成盐，都是酸性氧化物。二氧化硅不能溶于水得到相应的酸——硅酸。酸性氧化物一般不与酸发生化学反应，而二氧化硅却能与氢氟酸发生反应，这也是工业上用氢氟酸雕刻玻璃的反应原理。以上两点，属二氧化硅的特性。

①特性：

a．不溶于水的酸性氧化物。

b．能与氢氟酸反应：SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O。

②酸性氧化物

a．与碱反应：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+ H2O。高温

b．与碱性氧化物反应：SiO2+CaO==== CaSiO3。

思考与交流：

（1）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？

（2）实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？

（3）某同学根据SiO2既可与碱反应，也能与氢氟酸反应，推断SiO2为两性氧化物。是否正确？

学生思考交流回答，教师补充。

归纳整理：

（1）因为玻璃中含有SiO2，SiO2是酸性氧化物，能和碱反应生成Na2SiO3，而Na2SiO3具有粘合性，容易使玻璃瓶塞和瓶颈粘在一起而不能打开。

（2）因为玻璃中含有SiO2、SiO2能与氢氟酸反应，故不用玻璃瓶，用塑料瓶盛放。

（3）两性氧化物是指既和酸反应，又和碱反应生成盐和水的氧化物，而SiO2与氢氟酸反应没有生成盐，故SiO2不是两性氧化物。

过渡：二氧化硅不能溶于水得到相应的酸——硅酸。那么，硅酸是怎样的一种酸？它怎样制得呢？下面我们就来学习这个问题。

2．硅酸(H2SiO3)

学生阅读教材第76页最后一自然段，了解硅酸的性质。

归纳整理并板书：

⑴物理性质

硅酸是一种白色的固体，酸性比碳酸还要弱，它不溶于水。

实验探究：

学生分组做教材第76页探究实验4-1，观察并记录实验现象，填写下表： 

归纳整理并板书：

⑵制取原理：

强酸制弱酸——可溶性硅酸盐与酸反应得到

Na2SiO3+2HCl =H2SiO3(胶体)+2NaCl

过渡：硅酸的酸性比碳酸还要弱，那么根据强酸制弱酸的原理，推测向Na2SiO3溶液中通入CO2会出现什么现象？写出反应方程式。

学生思考回答。

归纳整理并板书：

现象：有白色沉淀生成。

化学方程式：Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3。

讲解：先形成硅酸溶胶，浓度较大时形成硅酸凝胶。硅酸凝胶经干燥脱水后得到多孔的硅酸干凝胶，称为硅胶。硅酸在加热条件下会进一步失水得到二氧化硅。

板书：

⑶化学性质：H2SiO3  △  SiO2+H2O

⑷用途——硅胶，做干燥剂。

三、本课小结

1．了解了硅元素在自然界中的存在和含量。

2．学习了二氧化硅的存在形式和性质，并和CO2进行了对比。

3．学习了硅酸的性质和用途，并通过硅酸的制取了解一种重要的化学反应原理——强酸制弱酸。

四、板书设计

第一节  硅

二、二氧化硅和硅酸

2．硅酸(H2SiO3)

⑴物理性质：硅酸是一种白色的固体，酸性比碳酸还要弱，它不溶于水。

⑵制取原理：

强酸制弱酸——可溶性硅酸盐与酸反应得到

Na2SiO3+2HCl =H2SiO3(胶体)+2NaCl

Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3

⑶化学性质：H2SiO3  △  SiO2+H2O

⑷用途——硅胶，做干燥剂。

五、布置作业

1．上网查阅：新型无机非金属材料及其应用。

2．课本第80～81页：1～6题。

【当堂检测】

1．地壳中含量第一和第二的两种元素所形成的化合物中，不具有的性质是(    )

A．熔点很高                            B．与水反应生成对应的酸    

C．可与烧碱反应生成盐                D．坚硬

2．要除去SiO2中混有的少量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

3．下列试剂能贮存在磨口玻璃塞的试剂瓶里的是(    )

A．HF溶液        B．KOH溶液     C．盐酸        D．水玻璃

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