专题4.1.1 二氧化硅和硅酸
【教学目标】 知识与技能：
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 过程与方法：
1、自主学习，培养学生自学的能力。
2、活动探究，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。 情感态度与价值观：
通过了解材料发展的历史与前景，使学生认识化学在材料科学中的重要地位，体会化学的创造
性和实用性，激发对化学科学的兴趣。
【教学重点】二氧化硅的性质(尤其是作为酸性氧化物的性质) 【教学难点】二氧化硅的存在等STS关注的拓展性学习内容 【课时安排】
【教学过程】
〖引言〗我们生成的地球，它坚硬的地壳是由什么构成的？ 岩石，构成岩石的主要成分是硅酸盐及硅的氧化物。 〖设问〗一提到硅，同学们又能想到什么呢？ 资料卡片： 硅谷：美国新兴的高技术产业开发区，电子技术研究中心，计算机生产的重要基地，位于加利福尼亚州圣弗朗西斯科南端。 半导体：单晶硅是半导体器材的核心材料，硅半导体是集成电路的主要材料，估计在21世纪，硅仍然会占半导体材料的95%以上。 〖导入〗从古至今，在无机非金属材料中，硅一直都在扮演着主要的角色。今天，就让我们一
同来研究一
下硅的氧化物——二氧化硅及硅酸和硅酸盐的性质 。 〖板书〗第四章 第一节 无机非金属材料的主角------硅(一) 〖讲解〗硅在地壳中含量丰富，仅次于氧，排在第二位，约占26.3%。 〖投影〗元素周期表
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〖讲解〗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。 〖思考与交流〗画出C、Si的原子结构简图，并由此分析：硅的化学性质活不活泼，为什么？
硅的化合价 主要是多少？ +6 2 4 +14 2 8 4 〖讲解〗Si原子最外层有四个电子，既不易失电子，也不易得电子，所以，硅的化学性质不活
泼。主要形
成四价的化合物。硅是一种亲氧元素，在自然界它总是与氧相互化合。所以在氧化气氛包围的
地球上，硅
主要以熔点很高的氧化物及硅酸盐的形式存在。
〖思考〗常温下，单质碳、硅的化学性质都不活泼，为什么碳在自然界中有稳定的单质（金刚
石）存在，
而硅却没有，说明了什么？ 资料卡片： 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 〖过渡〗下面我们首先来研究一下二氧化硅的性质和用途。 〖板书〗一、二氧化硅和硅酸
1、二氧化硅(SiO2 )
〖讲解〗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。
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〖投影〗并展示水晶、玛瑙、石英坩埚、一段光缆
〖讲解〗水晶是自然界中六方柱状的透明晶体，玛瑙的成分也是SiO2，它们除了一些常见的可
作饰物等用
途外，SiO2 在工业上用途也非学广泛，例如，以石英为材料而制成的纤维在电信行业的应用等。 〖板书〗(2) 用途
?结晶形：玛瑙、石英、水晶硅石?
?无定形：硅藻土
〖投影小结〗 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
〖讲解〗结合已有的关于水晶、沙子主要成分也是SiO2 的知识，思考一下，SiO2的物理性质有
哪些，注意 与CO2进行比较研究
〖板书〗(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 〖思考〗为什么SiO2与CO2的性质上有着这么大的差别呢？
〖讲解〗主要取决于结构的不同。CO2是C与O通过化学键所连接的分子结构，而SiO2 是Si—O
四面体 结构
〖投影〗硅氧四面体结构
[SiO]
〖讲解〗SiO4]四面体：每1个Si原子周围结合4个O原子，Si在中心，O在四个顶角. 同时
每1个O原
子周围结合2个Si原子相结合。二氧化硅中氧原子与硅原子个数比为2：1，通常用SiO2 来表
示二氧化硅
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的组成.
〖板书〗(4) 结构：空间网状结构
〖讲解〗我们说，结构决定性质，SiO2 的网状结构不仅决定了其物理性质的特殊性，还决定了
其化学性质 的稳定性。
〖板书〗(5)化学性质：稳定，不活泼
① 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 与碱性氧化物反应：SiO2+CaO
高温 CaSiO3
〖讲解〗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 〖板书〗② 与HF的反应：SiO2+4HF==SiF4 ↑+2H2O
〖讲解〗除此之外，SiO2在制水泥、玻璃、纯硅时，还有一些特殊反应 〖投影小结〗 ③ 弱氧化性：SiO2+2C
高温 Si +2CO↑ (工业上制粗硅)
高温 ④ 与某些盐反应：Na2CO3+SiO2 CaCO3+SiO2
高温 Na2SiO3+CO2↑
CaSiO3+CO2 ↑ (工业上制玻璃的主要反应)
〖思考与交流〗
1、实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？
HF能腐蚀玻璃，因此，盛装氢氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。 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？
NaOH溶液能与玻璃中的SiO2 反应生成Na2SiO3 ，使瓶塞部分粘结而无法打开。因此盛装NaOH
溶液的试剂瓶不能用玻璃塞而要用橡胶塞。
〖过渡〗刚才我们提到SiO2不能溶于H2O得到相应的酸，但它对应的酸叫硅酸，那么硅酸是一
种怎样制得的酸呢？ 〖板书〗2、硅酸(H2SiO3)
〖讲解〗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。
〖板书〗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。 〖设问〗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
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