必修一第四章第一节《硅 无机非金属材料》教学案
课时：第一课时 课型：新授课 编者：尚伟 日期：2012年8月
【三维目标】
知识与技能目标
能力目标
情感价值观目标
1、掌握硅、二氧化硅的物理化学性质，粗硅的制法。
1、学习从不同的角度出发对常见材料进行分类的方法。
1通过对作为计算机、光通信等高科技关键材料的硅、二氧化硅等无机非金属材料的学习，利用学生对高科技的浓烈兴趣，激发学生对化学的兴趣。
2．认识硅、二氧化硅作为无机非金属材料的特性及其用途。
2、能根据同一类别不同物质的性质归纳出该类物质的通性，并能运用通性简单预测其他物质的性质。[来源:学§科§网]
2、通过对我国从古到今，从烧制陶瓷到现代科技成就的介绍，培养学生的民族自豪感。
【自主性学习】
【旧知识回顾】1、试画出碳、硅的原子结构示意图？
2、碳的单质及其化合物有哪些主要化学性质？
【新知识预习】:一、单质硅与半导体材料
半导体材料 半导体材料特指导电能力介于 的一类材料。最早使用半导体材料是 ，现应用最广泛的半导体材料是 ，在地壳中的含量居于第 位 。
硅的物理性质
单质硅有 和 两种。晶体硅是 色、有金属光泽、硬而脆的固体。
3、硅的化学性质
（1）常温下，化学性质 活泼， 与强酸、强氧化性物质如O2、Cl2、H2SO4、HNO3反应；加热时与某些非金属单质反应。
Si + O2 Si + ___Cl2 Si + ___H2
（2）特性：常温下
Si + __HF === Si + __F2 ===
Si + __NaOH + H2O ===
4、硅的制备
工业上用焦炭在电炉中还原二氧化硅得到含少量杂质的粗硅。反应方程式是：
。
该反应中的氧化剂是 ，还原剂是 ，
5、硅的用途
⑴用于制造晶体管、集成电路，还用于制造硅整流器和太阳能电池等。
⑵硅合金可用来制造变压器铁芯和制造耐酸设备等。
二、二氧化硅和光导纤维
1、二氧化硅广泛存在于自然界中，沙子、石英的主要成分是 。二氧化硅是由 和 构成的，它的熔点 、硬度 。
2、SiO2的化学性质
⑴SiO2是酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性
①与碱反应 SiO2＋NaOH=
即盛NaOH溶液的试剂瓶不能用磨口玻璃赛，其原因是
②与碱性氧化物的反应 CaO＋SiO2=
⑵SiO2的特性 ①常温下能与氢氟酸反应，即可用氢氟酸刻蚀玻璃
SiO2＋HF=
②SiO2不溶于水，也不与水反应。
3、SiO2的用途：
【我的疑难问题】：
【典例解析】例1：下列有关硅的叙述中，正确的是
A．硅只有在高温下才能跟氢气起化合反应。
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，在常温下不与任何物质反应。
D．硅在电子工业中，是最重要的半导体材料。[来源:学科网]
研析：A正确 因为硅的化学性质稳定，常温下除了少数物质外，它不易与其他物质如氢气、氧气、氯气等反应。B不正确 氧元素在地壳中的含量居第一位。C不正确 硅的化学性质不活泼，但可与F2、HF和强碱等反应。D 正确 硅是常温下化学性质稳定的半导体材料，广泛应用于计算机技术领域。
答案：A、D
例2：下列说法不正确的是
A．因为SiO2 不溶于水，故H2SiO3不是SiO2 对应的酸或者说SiO2 不是H2SiO3 对应的酸酐
B．CO2 通入水玻璃可以得到硅酸沉淀
C．SiO2 是一种空间立体网状结构的晶体，熔点高、硬度大
D．氢氟酸能够雕刻玻璃[来源:学|科|网Z|X|X|K]
研析：SiO2 中 Si 呈＋4价， H2SiO3中Si为＋4价，且 H2SiO3（加热）＝ SiO2 ＋ H2O，故A项错误，B项发生的反应：Na2SiO3 ＋ CO2 (少量)＋ H2O ＝H2SiO3↓＋Na2CO3， D项发生的反应为：4HF＋ SiO2 ＝ SiF4↑＋ 2H2O。
答案：A
【重难点解析】
1．不能通过SiO2与H2O反应的方法来制取其对应的水化物——硅酸(H2SiO3)．制取H2SiO3的方法如下： Na2SiO3 + 2HCl ＝2NaCl + H2SiO3↓或 Na2SiO3 + CO2 + H2O ＝Na2CO3 + H2SiO3↓[硅酸(H2SiO3)不溶于水，其酸性比H2CO3还弱。]
2．氢氟酸不能保存在玻璃瓶中，应保存在塑料瓶中。NaOH 溶液不能保存在玻璃塞的玻璃瓶中，应保存在橡胶塞的玻璃瓶中或塑料瓶中。
3、SiO2与CO2的比较
CO2
SiO2
与碱性氧化物反应
CaO＋CO2CaCO3
CaO＋SiO2CaSiO3
与碱液的反应
2NaOH＋CO2＝Na2CO3＋H2O
SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O
与盐反应
Na2SiO3＋CO2＋H2O＝Na2CO3＋H2SiO3↓
Ca(ClO)2＋CO2＋H2O＝CaCO3↓＋2HClO
SiO2＋CaCO3CaSiO3＋ CO2↑
SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑
与碳反应
C＋CO2＝2CO
2C＋SiO2Si＋2CO↑
与H2O作用[来源:学&科&网Z&X&X&K]
CO2＋H2O＝H2CO3
不与水化合
与酸反应
不反应
只与HF反应
SiO2＋4HF＝SiF4↑＋H2O
【知识整理与框架梳理】
1．半导体材料与单质硅
①单质硅的物理性质：
②硅的化学性质：常温下不活泼，除氟气、氢氟酸和强碱外，一般不与其他物质反应。加热条件下，可与氧气反应。Si + O2 加热===== SiO2 Si + 2F2 === SiF4 Si + 4HF === SiF4 ↑+ 2H2↑
③硅的工业制法：工业上，用焦炭在电炉中还原SiO2得到含有少量杂质的粗硅后再提纯。
SiO2 + 2C 高温===== Si + 2CO↑
④硅的主要用途：作半导体材料；制造太阳能电池；制造硅合金等。
2．二氧化硅与光导纤维
①物理性质
②化学性质 SiO2 + 2NaOH == Na2SiO3 + H2O SiO2 + CaO 高温===== CaSiO3[来源:学&科&网]
SiO2 + 4HF == SiF4↑ + 2H2O
③二氧化硅的用途：制造电子元器件、光学仪器、精密仪器轴承、光导纤维、石英钟、工艺品、玻璃等。
【基础巩固性习题】1、判断正误：
（1）硅广泛存在于自然界中，天然单质硅叫硅石。 （ ）
（2）晶体硅的结构类似于金刚石，硬度也很大。 （ ）
（3）晶体硅具有金属光泽，故它属于金属材料，能导电。 （ ）
（4）含硅的钢具有良好的导磁性和耐酸性。 （ ）
（5）硅是一种非金属元素，其单质却能与氢氟酸反应。 （ ）
（6）硅常温时可和强碱溶液反应，硅高温时和氧气反应。 （ ）
（7）硅的化学性质不活泼，在自然界中以游离态存在。 （ ）
2．下列有关硅的说法不正确的是（ ）。
A.硅是非金属元素，但它的单质是灰黑色有金属光泽的固体
B.硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料
C.硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质起反应
D.当加热到一定温度时，硅能与氧气、
3、光纤通讯是一种现代化的通讯手段，制造光导纤维的主要原料是（ ）
A、CaCO3 B、CaO C、SiO2 D、Na2CO3
4、长期在二氧化硅粉尘含量较多的地方，如采矿、翻砂、喷砂、制陶瓷、制耐火材料等场所工作的人易患一种职业病，这种病是 ( ) A．心脏病 B．矽肺病 C．结石 D．贫
5、SiO2属 性氧化物，它 直接跟水合成对应的酸，但它是 酸的酸酐。实验室里盛放碱液的玻璃试剂瓶不能用玻璃塞，而常用橡皮赛是因为（用化学方程式表示）： ；玻璃瓶也不能盛装氢氟酸，是因为（用化学方程式表示）： 。
【能力提升性习题】
1、下列溶液可以盛放在玻璃试剂瓶中但不能用磨口玻璃塞的是（ ）
A、Na2SiO3溶液 B、氢氟酸 C、NaOH溶液 D、NaCl溶液
2、现有硅酸钠、石灰石、二氧化硅等三种白色粉末，试用一种试剂鉴别它们，这种试剂最好是（ ）
A、火碱 B、盐酸 C、氢氟酸 D、硝酸银溶液
3、工业上制造高温结构陶瓷碳化硅陶瓷的化学方程式如下：SiO2＋3C SiC＋CO。在这个氧化还原反应中，氧化剂和还原剂的物质的量之比是（ ）A．1:2 B．2:1 C．1:1 D．3:5
4、SiO2属 性氧化物，它 直接跟水合成对应的酸，但它是 酸的酸酐。实验室里盛放碱液的玻璃试剂瓶不能用玻璃塞，而常用橡皮赛是因为（用化学方程式表示）： ；玻璃瓶也不能盛装氢氟酸，是因为（用化学方程式表示）： 。
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