化学必修一
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
（第一课时）
【预习目标】1、了解硅在自然界中的含量、存在、用途；
2、了解二氧化硅的物理性质，掌握二氧化硅的化学性质。 【重点、难点】二氧化硅的主要化学性质(尤其是作为酸性氧化物的性质)。 一、预习过程
硅在地壳中的含量仅次于 ，为 ，硅的 和 构成了地壳中大部分的 、 和 。约占地壳质量的 以上。
硅在元素周期表第 族，原子结构示意图为 。在化学
反应中原子既不易 又不易 电子，主要形成 化合物。
碳和硅的比较
原子结构示意图 主要化合价 一、二氧化硅和硅酸
硅是一种 元素，主要以 及 形式存在。 1、二氧化硅
(1) SiO2是硅最重要的 ，天然二氧化硅称为 ，约占地壳的 ，存在状态有 和 。
(2) 石英晶体是结晶的 ，具有不同的 和 。
石英中无色透明的晶体叫 ，具有彩色环带状或层状的称 。SiO2是原子晶体，是网状结构，可用来做 等。
(3) SiO2的物理性质是是一种坚硬 ， 溶于水。
(4) SiO2的 化学性质 ，为 性氧化物，一般不与酸发生化学反应，唯一与之反应的酸是 ，这也是工业上用 雕刻玻璃的反应原理。
1、酸性氧化物
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碳 硅 化学必修一
SiO2 + NaOH= SiO2 + CaO=
2、特殊性：SiO2＋ HF＝
［思考］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、硅酸
(1) 硅酸是一种比碳酸还要 的酸，溶解度 ，硅酸是通过可溶性 与其他酸反应制得，生成的H2SiO3形成 Na2SiO3 ＋ H2SO4 =
(2)硅胶 ，吸附 能力强。常用作实验室、 、 的 。也可做 。 (3) 实睑4—1
实验 在滴入酚酞的饱和硅酸钠溶液中逐滴滴入稀盐酸 现象 化学方程式 ［思考］ 硅酸可以用二氧化硅和水制得吗？
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二、教学过程
［引入］我们生成的地球，它坚硬的地壳是由什么构成的？ 第一节 无机非金属材料的主角------硅(一)
硅在地壳中含量丰富，仅次于氧，排在第二位，约占26.3%。位于周期表中的第四长列上的是碳族，这一族可谓是豪门望族。其中具有代表性的是其中的两位兄长。碳，形成了无数种构成人类和其它地球生物等的有机物，“统治了有机界”。其构成的煤、石油等有机化产品和材料是现代化的基石。而它的弟弟------硅，地壳质量的约90%，构成了地壳大部分岩石、沙子和土壤， “统治了地壳”，而当今硅酸盐工业的陶瓷、玻璃、水泥等使人类生活日新月异。 一、二氧化硅和硅酸 1、二氧化硅(SiO2 )
(1) 存在：SiO2 是硅的重要化合物。地球上存在的天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，通称硅石。 (2) 用途：
①、制光导纤维
②、石英玻璃制化学仪器 ③、石英表、石英钟
④、水晶制光学仪器和工艺品 ⑤、玛瑙制精密轴承和装饰品
(3) 物理性质：熔点高，硬度大的固体、不溶于水，纯净的SiO2 晶体无色透 明 (4) 结构：空间网状结构 (5) 化学性质：稳定，不活泼
［思考］为什么SiO2与CO2的性质上有着这么大的差别呢？
?具有酸性氧化物的性质：(不溶于水且不和水反应) 与强碱反应 ：SiO2+2NaOH = Na2SiO3+H2O
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与碱性氧化物反应：SiO2+CaO = CaSiO3
SiO2除了具有酸性氧化物的通用性之外，还具有特性。比如酸性氧化物一般不与酸反应，而SiO2却能与HF反应，这也是工业上雕刻玻璃的反应原理 ?与HF的反应：SiO2+4HF==SiF4 ↑+2H2O
除此之外，SiO2在制水泥、玻璃、纯硅时，还有一些特殊反应 ?弱氧化性：SiO2+2C = Si+2CO↑ (工业上制粗硅) ④与某些盐反应：Na2CO3+SiO2 = Na2SiO3+ CO2↑
⑤CaCO3+SiO2 = CaSiO3+CO2 ↑ (工业上制玻璃的主要反应) ［思考］1、实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？
2、实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？
2、硅酸(H2SiO3)
H2SiO3是一种比H2CO3还要弱的酸，它不溶于水，不能使指示剂褪色，是一种白色粉末状的固体。
［思考］SiO2 不溶于水且不和水反应，那么要如何制备硅酸呢？结合初中制备CO2的方法来设想一下？ 实验4-1
向饱和Na2SiO3 溶液中滴入酚酞，再滴入稀盐酸
现象 滴入酚酞溶液显红色，再滴入盐酸红色消失，并有透明胶状物质生成 结论 Na2SiO3 溶液呈碱性，与酸反应生成了H2SiO3 且H2SiO3 难溶于水 化学方程式
Na2SiO3+2HCl==H2SiO3 ↓+2NaCl
［问］若改向Na2SiO3溶液中滴加H2SO4 会有什么现象呢？ Na2SiO3+2HCl==2NaCl+H2SiO3 ↓ Na2SiO3+H2SO4==Na2SO4+H2SiO3 ↓
所生成的硅酸逐渐聚合而形成胶体－硅酸溶胶，硅酸浓度较大时，则形成软而透明的、胶冻状的硅酸凝胶。硅酸凝胶经干燥脱水就形成硅酸干胶，称为“硅胶”。硅胶多孔，吸附水分能力强，常用做实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂，也可以用作催化剂的载体。
如果对硅酸加热，其可以分解生成SiO2
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H2SiO3= H2O +SiO2
［探究］硅酸是一种比碳酸还要弱的酸，请利用中学实验室常见的仪器及药品，设计一个简单实验，证明硅酸的酸性比碳酸弱，并完成一份实验报告。
［总结］本节课我们学习了一种重要的非金属元素硅的化合物SiO2和H2SiO3，了解了SiO2的重要性质及用途。知道了晶莹透明的水晶、五彩斑斓的玛瑙与普通沙子的化学成分并没有什么两样。知道了SiO2在当前信息时代、IT产业中的重要作用。化学知识可以帮助我们认识，了解世界，我们也可以用学过的知识进行发明、创造，造福人类。 课堂检测
1、制造光导纤维的主要原料是（ ）
A.晶体硅 B.二氧化硅 C.石墨 D.硅酸钠 2、下列物质中主要成分不是二氧化硅的是 （ ） A．硅胶 B．水晶
C．玛瑙
D．硅石
3、下列物质中,不能用玻璃瓶来盛装的是( ) A.烧碱溶液 B.浓硫酸 C.氢氟酸 D.碳酸钠溶液
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高一化学必修一第四章
