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高中化学必修1新学案:第四章第一节 无机非金属材料的主角----硅(第1课时)


第一节
【学习目标】

无机非金属材料的主角----硅(第一课时)

1、了解硅的原子结构,认识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 3、了解硅酸的性质及制法 4、通过硅与碳、二氧化硅与二氧化碳的比较,培养学生的归纳能力、比较能力 【重点难点】二氧化硅的化学性质;通过资料探究,学生自主学习硅的知识 【课前预习】 非金属元素大都位于元素周期表的 构成了 硅在地壳中的含量为 约占地壳质量的 去也 基本元素。 【学习探究】 【引言】(图片显示) 在高新科技中硅用来作计算机芯片,石英可以用来加工成绚丽夺目的装饰品,万丈 高楼离不开硅酸盐。硅及其化合物在生活、生产中有着重要的用途。这一节课的任务是学习硅及硅的化合物。 一、硅的存在 阅读教材 P74 第三自然段,并完成下列填空: 硅是一种 主要形成 其中的 元素, 在自然界中它总是与 相互化合的 (这一点与碳在自然界中有 的形式存在于 有 , 通过光合作用, 所不同) 。所以在氧化气氛包围的地球上,硅主要以 等矿物, 而碳的氧化物 CO2 通常以 又进入有机化合物世界。 形式存在。而碳在地壳中 以上。 、 ,硅与碳一样,其原子既 的主要元素,而硅是构成 失 的 的化合物。碳是构成 。地壳中含量最多的前两种元素是 和 和 、 ,它们 和 , 的基本骨架;空气中含量最多的元素是 ,它们是地球生命的重要基础元素之一。

,仅次于氧。硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的

碳原子与硅原子的原子结构示意图分别为 得到电子,主要形成

【思考】碳、硅在自然界中的存在形式有所不同的原因是什么? 单质硅的化学性质虽然稳定,但硅是一种亲氧元素,硅原子和氧原子的结合非常牢固,形成的二氧化硅 或硅酸盐中的硅氧化学键非常牢固,硅氧键一旦形成就很难被破坏,所以,自然界中硅都是以二氧化硅或硅 酸盐的形式存在,没有游离态的硅。 二、二氧化硅和硅酸 (一)二氧化硅(SiO2) 1、存在 阅读教材相关内容,填写下面空格 地球上存在的天然 SiO2 约占地壳质量的 为 说的 。 ,具有彩色环带状或 2、结构 【思考】SiO2 是否表示二氧化硅的分子组成?为什么? 【小结】SiO2 表示二氧化硅晶体中 Si、O 原子是按照 1:2 组成,在晶体中不存在单个 SiO2 分子,SiO2 的结
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,其存在形态有 中也含有小粒的石英晶体。



,统称

就是结晶的二氧化硅,具有不同的晶型和色彩,如石英中无色透明的晶体就是通常所 的称为玛瑙。

构是空间网状立体结构。 3、用途: ①以 SiO2 为主要成分的沙子仍是 ②纯净的 SiO2 是 ③用 【练习】 1、下列叙述正确的是 ( ) B. 石英、水晶、硅石的主要成分都是 SiO2 A. 自然界中大量存在硅单质 、 ④实验室中使用的 。 等可制作饰物和工艺品等。 。 的基本原理。

C. 自然界中 SiO2 都存在于石英矿中 D. SiO2 表示一个二氧化硅分子由一个硅原子和两个氧原子组成 2、曾有一些无知的盗贼挖断了通信光缆想卖其中的贵金属挣钱,结果是既没有挣到钱却破坏了通讯设 施,违反了国家法律而锒铛入狱。没有挣到钱的原因是制造通讯光缆的材料是 A. 铜 4、性质 【思考与交流】根据 SiO2 的存在与应用,分析下列问题:SiO2 具有那些物理性质?化学性质如何?你做出判 断的根据是什么?SiO2 的这些性质是由什么决定的? (提示:结构决定性质,性质决定存在、用途) B. 铁 C. 硅 D.二氧化硅 ( )

二氧化硅是稳定性强,熔点高,硬度大,不导电,不溶于水且化学性质很不活泼的固体。二氧化硅是酸 性氧化物(与碱反应生成盐和水的氧化物) ,具有酸性氧化物的一些性质。 SiO2 的化学性质: 写出下列反应的化学方程式 ①与 HF 的反应(HF 是唯一可与 SiO2 发生反应的酸) : 应的用途是 ②与碱性氧化物 CaO 的反应: ③与强碱的反应: 【思考】1、实验室中为何盛放 HF 不用玻璃瓶? 2、实验室盛装 NaOH 溶液的试剂瓶为什么用橡皮塞而不用玻璃塞? 【练习】 3、下列物质能与 SiO2 发生反应的是 ①浓硫酸 A. ①②⑥ 【小结】 (二)硅酸(H2SiO3) 化学性质: 1、弱酸性(硅酸是一种弱酸,它不溶于水,不能使指示剂变色,是一种白色粉末状的固体) ,能与碱反
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。该反 。 。 。

,理由为

( ④HF

) ⑤KOH 溶液 C.④⑤⑥ ⑥氧化钙 D.③④⑤⑥

②H2O

③盐酸 B.②④

应:H2SiO3+NaOH= 2、不稳定性:H2SiO3 应制取) 【实验 4-1】 向饱和 Na2SiO3 溶液中滴入酚酞,再滴入稀盐酸 现象 结论 化学方程式 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 Na2SiO3 溶液呈碱性,与酸反应生成了 H2SiO3 且 H2SiO3 难溶于水 Na2SiO3+2HCl==H2SiO3(胶体)+2NaCl SiO2+H2O

制备: (硅酸对应的酸酐 SiO2 不溶于水,无法用 SiO2 与水反应直接制得,只能利用可溶性硅酸盐和酸反

(备注:红色字体为学生观察实验后要填写的内容) 【讲述】硅酸在水中的溶解度很小,易聚合成胶体(硅酸胶体) ,当硅酸浓度较大时,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后得到多孔的硅酸干凝胶,称为“硅胶” 。硅胶多孔,吸水性 能强,因此常用作实验室或袋装食、瓶装药品等的干燥剂、也可用作催化剂的载体等。 【思考】请设计实验,证明硅酸的酸性比碳酸弱,并完成该实验报告。

【反思总结】

【当堂检测】 1、 制造光导纤维的主要原料是 A.晶体硅 B.二氧化硅 ) 2、下列说法正确的是( A.SiO2 溶于水显酸性 B.CO2 通入水玻璃(硅酸钠的水溶液)可得硅酸 C.SiO2 是酸性氧化物,它不溶于任何酸 D.SiO2 晶体中不存在单个 SiO2 分子 3、下列物质中,不能用玻璃瓶来盛装的是( A.烧碱溶液 A.纯碱溶液 A.石英坩埚 A 石灰水 附参考答案: 练习:1、B 2、D 3、C
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( C.石墨

) D.硅酸钠

) C.氢氟酸 ) D.苛性钠溶液 ) C.铁坩埚 ( ) C 硅酸钠溶液 D.陶瓷坩埚 ) D 氯化钙溶液 D.碳酸钠溶液

B.浓硫酸 B.盐酸 C.硫酸

4、要除去 SiO2 中的 CaO 杂质,最适宜的试剂是( 5、加热熔融烧碱时应使用下列哪种坩埚( B.普通玻璃坩埚 B 饱和碳酸钠溶液 ( 6、CO2 通入下列各溶液中,不可能产生沉淀的是 若通至过量最终产生沉淀的是

当堂检测:1、B

2、BD

3、C

4、B

5、C

6、D ; BC

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