硅和二氧化硅简介

硅（Si）

硅guī（台湾、香港称矽xī）是一种化学元素，它的化学符号是Si，旧称矽。原子序数14，相对原子质量28.09，有无定形硅和晶体硅两种同素异形体，属于元素周期表上IVA族的类金属元素。硅也是极为常见的一种元素，然而它极少以单质的形式在自然界出现，而是以复杂的硅酸盐或二氧化硅的形式，广泛存在于岩石、砂砾、尘土之中。硅在宇宙中的储量排在第八位。在地壳中，它是第二丰富的元素，构成地壳总质量的25.7%，仅次于第一位

的氧（49.4%）。

目录

◆原子硅

◆元素硅

◆总体特性

◆硅的用途

◆缺乏症

◆高硅症

◆工业制取纯硅

原子硅

硅原子位于元素周期表第IV主族，

它的原子序数为Z=14，核外有14个电

子。电子在原子核外，按能级由低到高，

由里到外，层层环绕，这称为电子的壳

层结构。硅原子的核外电子第一层有2

个电子，第二层有8个电子，达到稳定

态。最外层有4个电子即为价电子，它对硅原子的导电性等方面起着主导作用。

正因为硅原子有如此结构，所以有其一些特殊的性质：最外层的4个价电子让硅原子处于亚稳定结构，这些价电子使硅原子相互之间以共价键结合，由于共价键比较结实，硅具有较高的熔点和密度；化学性质比较稳定，常温下很难与其他物质（除氟化氢和碱液以外）发生反应；硅晶体中没有明显的自由电子，能导电，但导电率不及金属，且随温度升高而增加，具有半导体性质[3]。高纯硅电子转移.MP4

元素硅

元素描述：

◆ 晶体硅为灰黑色，无定形硅为黑色 ◆ 密度2.32-2.34g/cm 3 ◆ 熔点1410℃，沸点2355℃

◆ 属于原子晶体，硬而有金属光泽，有半导

体性质

◆ 具有金刚石的晶体结构，电离能8.151电

子伏特。 晶体硅的结构.flv

◆ 化学性质：在常温下，除氟化氢以外，很难与其他物质发生反应，在高温下能与

氧气等多种元素化合，不溶于水、硝酸和盐酸，溶于氢氟酸和碱液。[2]加热下能同单质的卤素、氮、碳等非金属作用，也能同某些金属如Mg 、Ca 、Fe 、Pt 等作用生成硅化物。

元素来源：

用镁还原二氧化硅可得无定形硅。用碳在电炉中还原二氧化硅可得晶体硅。电子工业中用的高纯硅则是用氢气还原三氯氢硅或四氯化硅而制得。

元素用途：

用于制造高硅铸铁、硅钢等合金，有机硅化合物和四氯化硅等；单晶硅是一种重要的半导体材料；掺有微量杂质得硅单

晶可用来制造大功率的晶体管，整流器和太阳能电池等。 阳光屋顶可发电.mp4

元素辅助资料：

硅在地壳中的含量是除氧外最多的元素。如果说碳是组成一切

有机生命的基础，那么硅对于地壳来说，占有同样的位置，因为地

太阳能电池

硅钢合金

壳的主要部分都是由含硅的岩石层构成的。这些岩石几乎全部是由硅石和各种硅酸盐组成。

长石、云母、黏土、橄榄石、角闪石等等都是硅酸盐类；水晶、玛瑙、碧石、蛋白石、石英、砂子以及燧石等等都是硅石。但是，硅与氧、碳不同，在自然界中没有单质状态存在。这就注定它的发现比碳和氧晚。

拉瓦锡曾把硅土当成不可分割的物质——元素。

1823年，贝采里乌斯将氟硅酸钾（K2SiF6）与过量金属钾共热制得无定形硅。尽管之前也有不少科学家也制得过无定形硅，但直到贝采里乌斯将制得的硅在氧气中燃烧，生成二氧化硅——硅土，硅才被确定为一种元素。硅被命名为silicium，元素符号是Si。

常用方程式

Si + 2OH-+ H2O == SiO32-+ 2H2↑硅与氢氧化钠反应.mp4 SiO2+ 2OH-== SiO32-+ H2O

SiO32-+ 2NH4++ H2O == H4SiO4↓ + 2NH3↑

SiO32-+ CO2+ 2H2O == H4SiO4↓+ CO32-

SiO32-+ 2H+==H2SiO3↓

SiO32-+ 2H++ H2O == H4SiO4↓硅酸的制取.flv H4SiO4 ==H2SiO3+ H2O

3SiO32- + 2Fe3+== Fe2(SiO3)3↓

3SiO32-+ 2Al3+== Al2(SiO3)3↓

Na2CO3+ SiO2=高温= Na2SiO3+ CO2

总体特性

元素属性

名称：硅

符号：Si

序号：14

系列：类金属

族：IVA族

周期：3

元素分区：p

密度：2330 kg/m3

硬度：36.5

颜色和外表：深灰色、

带蓝色调

地壳含量：25.7% [2]

原子属性

原子量：28.0855 原子量单位

原子半径：（计算值）110（111）pm

共价半径：111 pm

范德华半径：210 pm

价电子排布：[氖]3s23p2

电子在每能级的排布：2，8，4

氧化性（氧化物）：4（两性的）

晶体结构：面心立方[2]

物理属性

物质状态：固态

熔点：1687 K（1414 °C）

沸点：3173 K（2900 °C）

摩尔体积：12.06×10-6m3/mol

汽化热：384.22 kJ/mol

熔化热：50.55 kJ/mol

蒸气压：4.77 帕（1683K）[2]

化学性质

分类：纯净物—化合物—氧化物—非金属氧化物—酸性氧化物性质：可与氧气反应：Si+O2==(△)SiO2

只与氢氟酸反应：Si+4HF==SiF4↑+H2↑

可与碱反应：Si + 2OH-+H2O== SiO32-+ 2H2↑

其他性质

电负性： 1.90（鲍林标度）

比热：700 J/(kg·K)

电导率： 2.52×10-4/(米欧姆)

热导率：148 W/(m·K)

第一电离能786.5 kJ/mol

第二电离能1577.1 kJ/mol

第三电离能3231.6 kJ/mol

第四电离能4355.5 kJ/mol

第五电离能16091 kJ/mol

第六电离能19805 kJ/mol

第七电离能23780 kJ/mol

第八电离能29287 kJ/mol

第九电离能33878 kJ/mol

第十电离能38726 kJ/mol [2]

硅的用途硅的用途.mp4

①、高纯的单晶硅是重要的半导体材料。

在单晶硅中掺入微量的第IIIA族元素，形成p

型硅半导体；掺入微量的第VA族元素，形成

n型和p型半导体结合在一起，就可做成太阳

能电池，将辐射能转变为电能。在开发能源方面是一种很有前途的材料。另外广泛应用的二极管、三极管、晶闸管和各种集成电路（包括我们计算机内的芯片和CPU)都是用硅做的原材料。 [2]

②、金属陶瓷、宇宙航行的重要材料。将陶瓷和金属混合烧结，制成金属陶瓷复

合材料，它耐高温，富韧性，可以切割，既继承了金属和陶瓷的各自的优点，又弥补了两者的先天缺陷。 可应用于军事武器的制造。第一架航天飞机“哥伦比亚号”能抵挡住高速穿行稠密大气时摩擦产生的高温，全靠它那三万一千块硅瓦拼砌成的外壳。 [2]

③、光导纤维通信，最新的现代通信手段。用纯二氧化硅拉制出高透明度的玻璃纤维，激光在玻

璃纤维的通路里，无数次的全反射向前传输，代替了笨重的电缆。光纤通信容量高，一根头发丝那么细的玻璃纤维，可以同时传输256路电话，它还不受电、磁干扰，不怕窃听，具有高度的保密性。光纤通信将会使 21世纪人类的生活发生革命性巨变。 [2] 光导纤维.MP4

④、性能优异的硅有机化合物。例如有机硅塑

料是极好的防水涂布材料。在地下铁道四壁喷涂有机硅，可以一劳永逸地解决渗水问题。在古文物、雕塑的外表，涂一层薄薄的有机硅塑料，可以防止青苔滋生，抵挡风吹雨淋和风化。天安门广场上的人民英雄纪念碑，便是经过有机硅塑料处理表面的，因此永远洁白、清新。 有机硅制品.FLV

有机硅化合物，是指含有Si-O 键、且至少有一个有机基是直接与硅原子相连的化合物，习惯上也常把那些通过氧、硫、氮等使有机基与硅原子相连接的化合物也当作有机硅化合物。其中，以硅氧键（-Si-0-Si-）为骨架组成的聚硅氧烷，是有机硅化合物中为数最多，研究最深、应用最广的一类，约占总用量的90%以上。 [2]

⑤、有机硅材料具有独特的结构：

（1） Si 原子上充足的甲基将高能量的聚硅氧烷主链屏蔽起来；

（2） C-H 无极性，使分子间相互作用力十分微弱；

（3） Si-O 键长较长，Si-O-Si 键键角大。

（4） Si-O 键是具有50

％离子键特

有机硅制品

征的共价键（共价键具有方向性，离子键无方向性）。

由于有机硅独特的结构，兼备了无机材料与有机材料的性能，具有表面张力低、粘温系数小、压缩性高、气体渗透性高等基本性质，并具有耐高低温、电气绝缘、耐氧化稳定性、耐候性、难燃、憎水、耐腐蚀、无毒无味以及生理惰性等优异特性，广泛应用于航空航天、电子电气、建筑、运输、化工、纺织、食品、轻工、医疗等行业，其中有机硅主要应用于密封、粘合、润滑、涂层、表面活性、脱模、消泡、抑泡、防水、防潮、惰性填充等。随着有机硅数量和品种的持续增长，应用领域不断拓宽，形成化工新材料界独树一帜的重要产品体系，许多品种是其他化学品无法替代而又必不可少的。有机硅制造厨具用品.FLV

有机硅材料按其形态的不同，可分为：硅烷偶联剂（有机硅化学试剂）、硅油（硅脂、硅乳液、硅表面活性剂）、高温硫化硅橡胶、液体硅橡胶、硅树脂、复合物等[2]

缺乏症

饲料中缺少硅可使动物生长迟缓。动物试验结果显示，喂饲致动脉硬化饮料的同时补充硅，有利于保护动物的主动脉的结构。另外，已确定血管壁中硅含量与人和动物粥样硬化程度呈反比。在心血管疾病长期发病率相差两部的人群中，其饮用水中硅的含量也相差约两倍，饮用水硅含量高的人群患病较少，并且已知的危险因素都不能充分解释这种不同。

高硅症

高硅饮食的人群曾发现局灶性肾小球肾炎，肾组织中含硅量明显增高。也有报道有人大量服用硅酸镁(含硅抗酸剂)可能诱发人类的尿路结石。经呼吸道长期吸入大量含硅的粉尘，可引起矽肺。

工业制取纯硅制取高纯硅.mp4

工业上由二氧化硅制取纯硅有以下反应：

①SiO2+ 2C == Si + 2CO ↑

②Si (s) + 3HCl (g) ==（300℃） SiHCl3 (g) + H2 (g) ；△H=-381kJ/mol

③SiHCl3 (g) + H2 (g) = (950℃) = Si (s) + 3HCl (g)

参考资料：

1. 介绍硅的性质和应用

https://www.sodocs.net/doc/5f4697542.html,/6480444.html

2. 硅的物理性质

https://www.sodocs.net/doc/5f4697542.html,/xz/xz1/882ilpkc.htm

3. 原子硅的性质及硅原子图片来源

https://www.sodocs.net/doc/5f4697542.html,/AMuseum/ic/index_03_01_02.html

二氧化硅

SiO 2又称硅石。在自然界分布很广，如石英、石英砂等。白色或无色，含铁量较高的是淡黄色。密度2.2 ～2.66g/cm 3。熔点1670℃（鳞石英）；1710℃（方石英）。沸点2230℃，相对介电常数为3.9。不溶于水微溶于酸，呈颗粒状态时能和熔融碱类起作用。用于制玻璃、水玻璃、陶器、搪瓷、耐火材料、硅铁、型砂、单质硅等。 二氧化硅.flv

目录 ◆ 物理性质 ◆ 化学性质 ◆ 晶体结构 ◆ 应用 ◆ 危害

二氧化硅 (SiO 2)

● silicon dioxide ● CAS 号：7631-86-9 ● 分子形状：四方晶系 ● 摩尔质量:60.1 g/mol -1 ● 式量60.08

气相二氧化硅（俗称气相白碳黑）产品（翔正)为人工合成物无定形白色流动性粉

末，具有各种比表面积和容积严格的粒度分布，是一种白色、松散、无定形、无毒、无味、无嗅，无污染的非金属氧化物。其原生粒径介于7～80nm 之间，比表面积一般大于100m 2／g 。由于其纳米效应，在材料中表现出卓越的补强、增稠、触变、绝缘、消光、防流挂等性质，因而广泛的应用于橡胶、塑料、涂料、胶粘剂、密封胶等高分子工业领域。

自然状态下称硅石，是一种坚硬难溶的固体。它常以石英、鳞石英、方石英三种变体出现。从地面往下16千米，几乎65％为二氧化硅的矿石。天然的二氧化硅分为晶态和无定形两大类，晶态二氧化硅主要存在于石英矿中。纯石英为无色晶体，大而透明的棱柱状石英为水晶。若含有微量杂质的水晶带有不同颜色，有紫水晶、茶晶、墨晶等。普通的砂是细小的石英晶体，有黄砂(较多的铁杂质)和白砂(杂质少、较纯净)。

自然界存在的硅藻土是无定形二氧化硅，是低等水生植物硅藻的遗体，为白色固体或粉末状，多孔、质轻、松软的固体，吸附性强。

二氧化硅是硅原子跟四个氧原子形成的四面体结构的原子晶体，整个晶体又可以看作是一个巨大分子，SiO 2是最简式，并不表示单个分子。

物理性质

密度2.32g/cm 3，熔点1723±5℃，沸点2230℃。无定形二氧化硅为白色固体或粉末。

化学性质 二氧化硅的化学性质.flv

化学性质很稳定。不溶于水也不跟水反应。是酸性氧化物，不跟一般酸反应。气态氟化氢或氢氟酸跟二氧化硅反应生成气态四氟化硅。跟热的强碱溶液或熔化的碱反应生成硅酸盐和水。跟多种金属氧化物在高温下反应生成硅酸盐。用于制造石英玻璃、光学仪器、化学器皿、普通玻璃、耐火材料、光导纤维，陶瓷等。二氧化硅的性质不活泼，它不与除氟、氟化氢和氢氟酸以外的卤素、卤化氢和氢卤酸以及硫酸、硝酸、高氯酸作用。

氟化氢(氢氟酸)是唯一可使二氧化硅溶解的酸，生成易溶于水

的氟硅酸： 氢氟酸与玻璃反应.flv SiO 2 ＋ 4HF = SiF 4↑ ＋ 2H 2O

茶晶

墨晶

氢

氟酸试剂瓶为塑

二氧化硅与碱性氧化物：

SiO2＋CaO =（高温）CaSiO3

二氧化硅能溶于浓热的强碱溶液：

SiO2＋2NaOH = Na2SiO3 ＋H2O（盛碱的试

剂瓶不能用玻璃塞而用橡胶塞的原因）

在高温下，二氧化硅能被碳、镁、铝还原：

SiO2＋2C＝（高温）Si＋2CO↑

晶体结构

二氧化硅晶体中，硅原子的4个价电子与4个氧原子

形成4个共价键，硅原子位于正四面体的中心，4个氧原

子位于正四面体的4个顶角上，整个晶体是一个巨型分子，

SiO2是表示组成的最简式不表示单个二氧化硅分子，仅是

表示二氧化硅晶体中硅和氧的原子个数之比。

应用二氧化硅的用途.flv

二氧化硅是制造玻璃、石英玻璃、水玻璃、光导纤维、电子工业的重要部件、光学仪器、工艺品和耐火材料的原料。

当二氧化硅结晶完美时就是水晶；二氧化硅胶化脱水后就是玛瑙；二氧化硅含水的胶体凝固后就成为蛋白石；二氧化硅晶粒小于几微米时，就组成玉髓、燧石、次生石英岩。

石英块又名硅石，主要是生产石英砂(又称硅砂)的原料，也是石英耐火材料和烧制硅铁的原料。

玻璃各种玻璃.flv

平板玻璃、浮法玻璃、玻璃制品（玻璃罐、玻璃瓶、玻璃管等）、光学玻璃、玻璃纤维、玻璃仪器、导电玻璃、玻璃布及防射线特种玻璃等的主要原料陶瓷及耐火材料陶瓷.flv

瓷器的胚料和釉料，窑炉用高硅砖、普通硅砖以及碳化硅等的原料

冶金

硅金属、硅铁合金和硅铝合金等的原料或添加剂、熔剂

建筑水泥.flv

混凝土、胶凝材料、筑路材料、人造大理石、水泥物理性能检验材料（即水泥标准砂）等

化工

硅化合物和水玻璃等的原料，硫酸塔的填充物，无定形二氧化硅微粉

机械

铸造型砂的主要原料，研磨材料（喷砂、硬研磨纸、砂纸、砂布等）

电子

高纯度金属硅、通讯用光纤等

橡胶、塑料（可提高耐磨性）

涂料

填料（可提高涂料的耐候性）

危害

二氧化硅在日常生活、生产和科研等方面有着重要的用途，但有时也会对人体造成危害。

二氧化硅的粉尘极细，比表面积达到100m2/g以上可以悬浮在空气中，如果人长期吸入含有二氧化硅的粉尘，就会患硅肺病（因硅旧称为矽，硅肺旧称为矽肺）。

硅肺是一种职业病，它的发生及严重程度，取决于空气中粉尘的含量和粉尘中二氧化硅的含量，以及与人的接触时间等。长期在二氧化硅粉尘含量较高的地方，如采矿、翻砂、喷砂、制陶瓷、制耐火材料等场所工作的人易患此病。

因此，在这些粉尘较多的工作场所，因采取严格的劳动保护措施，采用多种技术和设备控制工作场所的粉尘含量，以保证工作人员的身体健康。

参考资料：

1.《微电子制造科学原理与工程技术》曾莹严利人王纪民张伟等译

2.《The Science and Engineering of Microelectronic Fabrication》美Stephen

A. Campbell高级中学教科书

3.https://www.sodocs.net/doc/5f4697542.html,/silicon_dioxide.html

https://www.sodocs.net/doc/5f4697542.html,

单质硅和二氧化硅

单质硅和二氧化硅 【学习目标】 了解硅、二氧化硅的物理性质，掌握其化学性质。 【课前预习案】 一、单质硅与半导体材料 1.无机非金属材料包括、、等。传统无机非金属材料是以为主要成分，主要包括、、。 2.半导体材料特指导电能力介于和之间的一类材料。最早使用的半导体材料是，该材料的化学性质在常温下稳定；现在广泛使用的半导体材料是 3.单质硅： （1）存在和含量：在地壳中，含量居第二位（O、Si、Al、Fe),只有化合态，是构成矿物和岩石的主要成分。有和两种同素异形体。 （2）物理性质：晶体硅是色、有、的固体。单质硅的导电性介于和之间。 （3）化学性质： 常温下，化学性质不活泼，不易与H2、O2、Cl2、H2SO4、HNO3等物质反应，但能与F2、HF、NaOH反应，方程式为：Si+2F2=SiF4; 4HF+Si= SiF4↑+2H2↑; Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑ 加热时，能与O2、Cl2、H2、C等非金属反应 Si+O2=== （4）硅的制取：工业制粗硅：化学方程式： 在该反应中，氧化剂是，还原剂。 粗硅的提纯：在高温下让粗硅（Si）与氯气（Cl2）反应，其产物在高温下被氢气（H2）还原而得到较纯的硅，反应方程式为、 （5）硅的用途 硅的用途非常广泛，不但可用于制造、，还用于制造和等，此外，的用途也很广。 二、二氧化硅与光导材料 1.存在：广泛存在于自然界中，、的主要成分就是二氧化硅。 2.物理性质：二氧化硅是由和构成的，硬度，熔、沸 点，难溶于水的固体。 3.化学性质：（1）酸性氧化物： 不溶于水，也不与水反应，可以与NaOH、CaO反应，方程式分别 为：、 （2）常温可与氢氟酸反应（特性） 方程式为，此反应工业上常用来 4.二氧化硅的用途广泛，常被用来制造石英表中的材料和高性能的现代通讯材料。 【探究案】 1、实验室试剂的正确保存非常重要。实验室可用广口瓶贮存固体试剂，细口瓶存放液体试剂，但是有些试剂必须贮存在具橡胶塞的玻璃试剂瓶中。以下物质必须贮存在具有橡

硅_教案

无机非金属材料的主角——硅

［引入］ 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。 ［问］一提到硅，同学们又能想到什么呢？ 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。 沙子、石英、水晶：主要成分是硅的氧化物 光导纤维：从石英玻璃熔融体中，拉出直径为100微米的细丝。再把千 百根光导纤维组合并增强处理，就制成光缆，其优点：质轻，体积小， 输送距离长，保密性好，成本低。 ［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。 无机非金属材料的主角------硅（1） ［讲］硅在地壳中含量丰富，仅次于氧，排在第二位，约占26．3%。 元素周期表 ［讲］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？ ［讲］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 配以多媒体图片 从感性上让学生 接触要学习的内 容，激起学生学习 的兴趣。

第四章第一节硅 、无机非金属材料 教学案( 第一课时 )

第四章第一节硅、无机非金属材料教学案( 第一课时） 班级姓名 【教学目标】1、了解硅和二氧化硅在自然界中的物理性质和存在，用途。 2、掌握硅和二氧化硅的化学性质。 3、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。 4、培养学生学习元素化合物的正确方法：结构决定性质、性质决定用途。【重点】１、硅和二氧化硅的物理、化学性质 ２、硅和二氧化硅的特殊性质 【难点】硅和二氧化硅的性质、结构 【学习过程】一、半导体材料和单质硅 【联想】计算机的芯片，传导电话、电视的光缆，化学实验室里的玻璃仪器，你 能想像的出它们都是以硅或硅的化合物为材料制成的吗？ 质疑：除了以硅酸盐为主要成分的传统无机非金属材料外，你还知道其他无机非金属 材料吗？自然界中的岩石、沙子、土壤是由什么构成？ 【想一想】碳和硅在结构上有何相同点和不同点？（填表） 原子结构示意图常见的化合价在自然界中的存在形式C Si 【阅读】阅读课本P(107-109)回答以下问题： １、传统无机非金属材料有哪些？，，等 ２、地壳中含量最多的元素是，排第二位的是，含量最多的金属是 3、半导体材料特指导电能力的一类材料。 最早使用的半导体材料是。 现在多使用硅做半导体材料为什么？ ４、单质硅有，两种，它们是硅元素的。 【小结】硅物理性质 5、硅常温下化学性质，除外，它不易与其 他物质如氢气、氧气、氯气、硫酸、硝酸等反应。在加热条件下，能与某些非金属单 质发生反应。

a.常温下 （注：非金属单质一般不与非氧化性酸反应，但硅与氢氟酸反应放出氢气） b.加热或高温下 6、工业 制备及提纯硅反应方程式 （注：无论焦炭量是多还是少，二氧化硅和炭反应的产物都是一氧化碳） 7在自然界中硅只能以 形式存在，常见的化合物有 ， 8硅有哪些用途？ 二、二氧化硅和光导纤维 【知识回顾】 二氧化碳 与水反应 与NaOH 反应 与CaO 反应 与酸反应 氧化性 【阅读】 阅读课本P 109答以下问题：请通过模型观察二氧化硅的结构填空： 二氧化硅晶体中每1个Si 原子周围结合 个O 原子， 在中心, 在四 个顶点，同时每1个O 原子与 个Si 原子相结合，形成空间网状晶体。 １、二氧化硅具有什么样的物理性质？哪些常见的物质主要成分是二氧化硅？ ２、从物质分类的角度来看，二氧化硅属于哪类物质，预测它能与哪些物质反应？ SiO 2能与水反应生成相应的酸吗？为什么？ Si+2F 2= Si+4HF= Si+2NaOH+H 2O= Si+O 2==== Si+2Cl 2===== △ △ 高温 SiO 2+2C == Si+2Cl 2 ==SiCl 4 高温 高温 SiCl 4+2H 2==Si+4HCl

硅及其二氧化硅

硅及二氧化硅教学设计 硅及其二氧化硅在自然界及地壳中存在广泛，是人类生产生活中重要的物质组成材料，从传统的瓷器到现代的芯片，从珍贵的水晶到普通的玻璃水泥，都含有硅元素。人教版必修一的章节中，重点介绍了单质硅、二氧化硅及常见的硅酸盐等物质。根据新课程标准，特设计以下教学设计。 一、学情分析 学生在学习金属元素的基础上（钠、铝、铁），开始接触并学习非金属元素。对于硅这种元素，学生相对比较陌生。为了让学生从宏观到微观，再从微观到宏观全面系统的认识桂硅元素及其化合物，笔者采用实例教学法。 二、教学与评价目标 1.教学目标 【知识与技能】掌握硅晶体及二氧化硅的结构、用途及理化性质 【过程与方法】 通过学生对硅及二氧化硅结构的认识，能够对物质从宏观上进行辨识和微观上进行探析。 【情感态度与价值观】根据硅及其二氧化硅的性质，能从硅及其二氧化硅的组成和结构来解释一定的宏观现象及反应类型。 2. 评价目标 （1）通过对硅及其二氧化硅性质的描述，诊断并发展学生从微观和宏观两个方面对硅及其二氧化硅性质的认识。 （2）通过对硅及其二氧化硅结构用途的描述，诊断并发展学生认识硅及其二氧化硅对人类生活的重要性。 三、教学与评价思路 四、教学流程 Ⅰ宏观现象 准备手机芯片、电脑芯片、水晶、玻璃、沙子、光缆，让学生认识这些物质并探究组成。 Ⅱ微观本质 化学思维 总结上述物质的组成元素，引出硅单质及二氧化硅，并让学生阅读课本，思考硅及其二氧化硅的结构、性质及用途 Ⅲ问题解决 化学科学价值观 1.硅及二氧化硅的结构。 2.硅及二氧化硅的性质。 3.硅及二氧化硅的用途。

【学习任务1】通过沙子、芯片、玻璃、水晶、光缆等物质，总结构成这些物质的元素； 【评价任务1】诊断并发展学生化学知识的探究水平（定性水平）； 学习任务1教学流程图 【学习任务2】学习并探究二氧化硅的结构 【评价任务2】诊断并发展学生对二氧化硅结构的认识，诊断并发展学生对分子式与化学式概念的理解。 学习任务2教学流程图 【学习任务3】硅及其二氧化硅的理化性质 【评价任务3】诊断并发展学生对硅及其二氧化硅性质的掌握 真实情景素材 引发探究 宏观辨识与微观探析 提问：这些物质的组成元素有哪些？ 展示实物 提问：硅及其二氧化硅的用途？ 学生及教师总结：硅及其二氧化硅的分 布及用途 二氧化硅的结构模型 水的结构模型、二氧化碳的结构模型 总结上述物质结构模型的异同，并思考化学式与分子式的区别 总结化学式与分子式的区别，并熟练掌握二氧化硅的结构 发现问题 找出核心 解决问题 宏观辨识 微观探析

《无机非金属材料的主角──硅》 教学设计教学资料

《无机非金属材料的主角──硅》教学设 计

《无机非金属材料的主角──硅》教学设计 1．指导思想与理论依据 高中化学新课程着眼于学生发展、社会发展和学科发展的需要，强调密切联系社会生活实际，关注化学发展的前沿，注重化学与生活、社会、技术之间的相互影响和相互联系，高度重视实验与探究，倡导自主、探究、合作的学习方式。 因此，本节课在内容安排上突破传统的物质中心模式，不再追求元素化合物知识系统（存在、组成、结构、性质、制法、用途）的完整，而是注重STS教育，从学生已有的生活经验出发，引导学生学习身边的常见物质，将物质性质的学习融入有关的生活现象和社会问题的分析解决活动中，体现其社会应用价值。这样的学习顺序符合学生的认知规律，有利于学生的学习。 2．教学内容分析 （1）主要内容 本课时位于化学必修1的第四章第一节，主要内容是二氧化硅和硅酸。本节课的主线是： 本节课重点介绍了硅酸凝胶的制取方法、硅胶的用途以及二氧化硅的重要性质和用途。 （2）地位与作用 硅及其化合物作为非金属元素知识的开端，是在第三章“金属及其化合物”内容的基础上，继续进行关于元素化合物知识的学习和研究方法的训练，本节教学采用主线为“硅酸盐──硅酸──二氧化硅(硅的亲氧性)──硅单质(应用)”的纵向学习方法，有别于第三章的横向对比学习法，丰富了元素族概念及元素性质的递变规律的形成，为元素周期律、元素周期表的学习积累了丰富的感性材料，同时，也为以后学习选修模块2 “化学与技术”中的第三单元“化学与材料的发展”奠定了知识基础。 本节内容与生产生活、材料科学、信息技术等联系较为密切，知识面广，趣味性强，能使学生真正认识化学在促进社会发展，改善人类的生活条件方面所起的重要作用，全面地体现了化学学科的社会应用价值。通过本节的学习，有利于贯彻STS教育的观点，激发学生学习的兴趣，促进学生科学素养的提高。 （3）教材处理 本节课从生活中常见的干燥剂入手，创设问题情景，激发学生的学习兴趣和求知欲，进而主动接受学习任务；通过探究实验，体验硅酸的制取，进一步了解硅胶和变色硅胶；通过对比碳和硅原子结构的相同点和不同点，认识二氧化硅的结构，采用比较的方法学习SiO2的化学性质，并把硅及其化合物在信息技术、材料化学等领域的应用和发展融合在性质的介绍中，从而让生活在信息技术时代的学生体会到常见硅及其化合物知识的价值，深刻理解硅成为无机非金属材料的主角的原因，激发学生对材料科学的兴趣和求知欲望，全面体现化学课程的科学教育功能。

高考化学复习教学案：硅 二氧化硅 无机非金属材料

第二课时硅二氧化硅无机非金属材料 【考纲要求】 １．掌握硅和二氧化硅的结构、物理性质、化学性质、用途和制法，能从数学立体几何知识的角度理解硅和二氧化硅的晶体结构。 ２．了解硅酸盐工业的含义和原理，掌握水泥和玻璃的工业制法，化学成分和化学反应原理。 ３．了解无机非金属材料结构和性质特征以及它们的特殊用途。 教与学方案 【自学反馈】 一、硅及其化合物 1.硅：（１）硅元素在自然界的存在形态； （２）晶体结构、键角、键能； （３）物理性质； （４）化学性质：常温下、 、 加热时； 工业制法； 高纯硅的制取。 ２．二氧化硅：（１）在自然界的存在形式； （２）晶体结构； （３）物理性质； （４）化学性质、 、 ；

（５）用途。３．硅酸：（１）组成；（２）特性；（３）制法。４．硅及其化合物的性质及转变关系如图 ５．硅酸盐： （１）Na２SiO３：俗称、用途。（２）硅酸盐工业： 水泥：原料；化学组成； 加入石膏的作用； 具有水硬性的原因。 玻璃：原料； 反应原理、 ； 化学成分； 特种玻璃的制备方法和用途 。 陶瓷：原料、种类。

（３）硅酸盐组成的表示方法 二、无机非金属材料 １． 分类：（１）传统： ； （２）新型： ； ２．特性：（１） 、（２） 、 （３） 、（４） ； ３．高温结构陶瓷：（１）优点 、 （２）种类：氧化铝陶瓷 、 氮化硅陶瓷 ； ４．光导纤维：（１）成分 、 （２）特点 、 （３）用途 。 .【例题解析】 [例１] 药爆炸的瞬间，可以产生４00000atm 的超高压和５000℃的超高温，完全能达到石墨转化成金刚石的条件，你认为将炸药放在水槽内的最主要原因是 （ ） Ａ．形成高压条件 Ｂ．吸热降低温度 Ｃ．防止碳粉燃烧 Ｄ．溶解爆炸产生的气体 解题思路: 。 易错点： 。 [例２] 原硅酸44SiO H 的分子结构为，它在水溶液中不稳定，通常在分子间脱水缩聚成网状大分子，这样的缩聚硅酸用通式n O H SiO )(22 表示，若n 为１．５，则其缩聚物的化学式为726O Si H 。已知某缩聚硅酸中硅元素的质量分数为４0．6%，该缩聚硅酸的化学式为_________；其分子结构式为

高一硅导学案

4.1无机非金属材料的主角——硅 【学习目标】目标引领方向！ 1．认识硅及二氧化硅的主要性质； 2．对比学习硅与碳及其的氧化物的知识，培养自己对比、归纳总结的学习方法； 3．进一步认识硅及二氧化硅在生产、生活中的应用，感受化学的实用性，增强学习化学的兴趣； 4．认识硅酸及硅酸钠的主要性质；了解硅酸盐工业原理及应用。 5．体会“硅及其化合物对人类文明的贡献”。 【学习重点】硅及二氧化硅的主要性质 硅酸及硅酸钠的性质 【我的思维导图】

课堂任务1 『任务一』对比认识碳与硅单质 物质碳单质硅单质原子结构示意图 主要化合价 在自然界存在 物理性质 硅单质的化学性质： 条件反应化学方程式 常温与氟气（F2）反应 与氢氟酸反应与NaOH溶液反应 高温 与O2反应 与Cl2反应 『任务二』对比认识二氧化碳和二氧化硅 1、SiO2的晶体结构：SiO2晶体中Si、O原子按个数比构成立体网状结构，每1个Si原子周围结合个O原子，同时每1个O原子周围结合个Si原子相结合，形成[SiO4]四面体。 【问题】二氧化硅的分子式是“SiO2”对吗？为什么？ 2、二氧化硅和硅酸 物质二氧化碳(CO2) 二氧化硅(SiO2) 存在 物理性质 物质类型 与水反应 与碱反应 与碱性氧化物反应CO2+Na2O=Na2CO3SiO 2 +CaO高温CaCO3

与酸反应 用途 【练习】1、课本P80第1题，硅及二氧化硅的应用。 2、课本P81第9题，“从硅的氧化物制取单质”。 【思考】①实验室可以用玻璃瓶盛装氢氟酸吗？为什么？ ②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? 课堂任务2 『任务一』认识硅酸 1、硅酸的制取 实验现象化学方程式在滴入酚酞的硅酸 钠溶液中逐滴滴入 稀盐酸 往一定量的饱和硅 酸钠溶液中通入足 量的CO2 规律强酸制弱酸 2、硅酸的性质 酸碳酸（H2CO3）硅酸（H2SiO3） 溶解性 酸性强弱 【应用】写出以SiO2为原料制备硅酸的化学方程式。 『任务二』硅酸盐 1、硅酸钠：化学式，可溶于，其水溶液俗称，又称泡花碱，可用于制备和等的原料。

二氧化硅和硅

二氧化硅和硅 主备：王胜菊 学习目标： 了解二氧化硅和硅的主要性质 认识二氧化硅在生产、信息技术、材料科学等领域的应用 1．二氧化硅的性质 （1）物理性质： （2）化学性质： ①具有弱氧化性： ②具有酸性氧化物的通性：SiO2是一种，是H2SiO3的酸酐。 CaO＋SiO2CaSiO3（炼铁中除炉渣） SiO2＋2NaOH Na2SiO3＋H2O（盛放碱性溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，常用橡皮塞）③与某些盐的反应： Na2CO3＋SiO2 CaCO3＋SiO2 ④特性：SiO2＋4HF SiF4↑＋2H2O（腐蚀玻璃）。 （3）SiO2和CO2的性质比较 （4）二氧化硅的用途 ①SiO2是制造光导纤维的主要原料。 ②石英制作石英玻璃、石英电子表、石英钟等。 ③水晶常用来制造电子工业的重要部件、光学仪器、工艺品等。 ④石英砂常用作制玻璃和建筑材料。 4、硅的工业制法及性质 （1）工业制法：工业上用炭自在高温下还原二氧化硅的方法，制得含有少量杂质的粗硅。将粗硅在高温下跟氯气气反应生成四氯化硅，四氯化硅经提纯后，再用氢气还原，就可以得到高纯度的硅。 操作流程：二氧化硅→粗硅→四氯化硅→精硅 （2）物理性质：

（3）化学性质：很稳定 ①常温下不与等反应。 ②加热或高温时有强还原性： ③常温下能与氟气（F2）、氢氟酸（HF）反应： 。 达标检测： 一．选择题（每小题有一个正确答案） 1．下列物质：①氢氟酸；②浓H2SO4；③烧碱溶液；④Na2CO3固体；⑤氧化钙；⑥浓HNO3，其中在一定条件下能与SiO2反应的有（） A.①②⑥ B.全部 C.①③④⑤ D.②③⑥ 2．能贮存在具有玻璃塞的磨口试剂瓶里的试剂是（） A．HF溶液B．KOH溶液 C．盐酸D．水玻璃 3．熔化烧碱应选用的坩埚是（） A．铁坩埚B．玻璃坩埚 C．石英坩埚D．陶瓷坩埚 4．下列物质属于纯净物的是（） A. 玻璃 B.水玻璃 C. 二氧化硅 D. 大理石

化学必修一第四章硅和二氧化硅的教案

化学必修一第四章硅和二氧化硅的教案

第4章非金属元素及其化合物 第一节硅和二氧化硅(第一课时) 张玉芳 知识与技能： 1．了解硅在自然界的存在、含量； 2．了解单质硅的主要性质、工业制法、主要用途； 3.掌握二氧化硅的性质； 4.初步培养学生自主查阅资料的能力和阅读能力； 5.初步培养学生对新旧知识进行比较、归纳、推断的逻辑思维能力。 过程与方法： 1．自主学习； 2．活动探究：通过碳与硅、二氧化碳与二氧化硅新旧知识的比较、设疑引导，变 教为诱、变教为导的思路教学法。 情感、态度与价值观：

1．使学生掌握学习元素化合物知识的一般顺序和正确方法； 顺序： 2．通过学习单质硅、二氧化硅的广泛用途后，使学生认识化学学科的魅力，激发 学生的学习知识的内需和兴趣。 教学重点：硅、二氧化硅的化学性质 教学难点：二氧化硅的结构 教学过程： [引入新课](实物展示)水晶、玛瑙、陶瓷、玻璃、硅芯片、光缆 [讲解]这些物质的主角是硅元素，它们都是硅元素的单质和化合物。 [板书]第1节硅和二氧化硅 硅 1.物理性质

[推进新课]请学生阅读教材，描述硅的物理性质。 [学生]灰黑色、有金属光泽，熔点和沸点都很高，硬度很大的固体。 [讲解]很好，那我们现在来看看硅元素在元素周期表中的位置。 [学生] 在元素周期表中寻找硅元素的位置。[讲解]我们发现硅元素的左面是金属元素，右面是非金属元素。金属都有很好的导电性，而非金属一般都是绝缘体，单质硅导电性介于导体和绝缘体之间，是重要的半导体材料。[板书]2.化学性质 [引导]让学生在元素周期表中寻找碳、硅两元素的位置，然后请学生板演它们的原子结构示意图，比较它们结构的异同。 [学生]最外层电子数相同，半径不同。 [讲解]两者最外层都是4个电子，在反应时不易得失电子，故常温下C、Si的化学

(新课标版)2019_2020学年高中化学第四章非金属及其化合物第一节第1课时二氧化硅和硅酸学案新人教版

第1课时二氧化硅和硅酸 [核心素养发展目标] 1.理解二氧化硅的结构、性质和用途，体会性质决定用途的核心理念。 2.通过实验探究硅酸的制备与性质，进一步理解强酸制弱酸的规律。 3.了解硅在自然界中的存在形式，硅酸盐产品的组成和重要用途，能列举事实说明化学对人类文明的伟大贡献。 一、二氧化硅 1．硅元素的存在及结构 (1)存在 (2)原子结构：硅的原子结构示意图为，最外层有4个电子，反应中既不容易得到电子，也不容易失去电子。 2．二氧化硅(SiO2) (1)存在 SiO2的存在形式有结晶形和无定形两大类，水晶、玛瑙的主要成分是结晶的二氧化硅。(2)结构 SiO2晶体是由Si和O按原子数之比为1∶2的比例组成的立体网状结构的晶体。 (3)性质 ①物理性质：熔点高，硬度大；溶解性：不溶于水。 ②化学性质

(4)用途 ①沙子是基本的建筑材料。 ②纯净的SiO 2是现代光学及光纤制品的基本原料，可以制作光导纤维。 ③石英和玛瑙制作饰物和工艺品。 ④实验室中使用石英坩埚。 (1)SiO 2和CO 2的物理性质差别很大的原因：SiO 2是立体网状结构的晶体，不存在SiO 2分子，而CO 2是由碳、氧原子结合成的分子，微粒间的作用力远小于SiO 2。 (2)SiO 2和CO 2都属于酸性氧化物，但SiO 2与水、一般的酸不反应，能与氢氟酸反应，能与碱、碱性氧化物反应。 (3)高温下，SiO 2能与部分盐反应，如 ①SiO 2＋Na 2CO 3=====高温 Na 2SiO 3＋CO 2↑。 ②SiO 2＋CaCO 3=====高温 CaSiO 3＋CO 2↑。 例1 关于二氧化硅，下列叙述正确的是________(填序号)。 ①化学性质不活泼，熔融氢氧化钠固体可用石英坩埚 ②是酸性氧化物，溶于水显酸性，不溶于任何酸 ③物理性质与CO 2相似 ④SiO 2晶体是由SiO 2分子直接组成的 ⑤水晶、石英、沙子、玛瑙、光导纤维的主要成分均是SiO 2 ⑥光导纤维在强碱性条件下易发生“断路” 答案 ⑤⑥ 解析 ①SiO 2晶体是由原子构成的空间网状结构，化学性质稳定，SiO 2与NaOH 发生反应，熔融NaOH 固体不能用石英坩埚，①不正确；②SiO 2属于酸性氧化物，与H 2O 不反应，但能与HF 反应，②不正确；③SiO 2与CO 2结构不同，物理性质差别很大，③不正确；④SiO 2晶体是由Si 、O 原子构成的，不含SiO 2分子，④不正确；⑤正确；⑥光导纤维主要成分为SiO 2，SiO 2与碱反应，因此易发生“断路”，⑥正确。 【考点】二氧化硅 【题点】二氧化硅的组成与结构

硅及其化合物教案

无机非金属材料的主角──硅教学设计（1） 教学目标： 【知识与技能】 1．了解硅元素在自然界中的存在形式； 2．知道二氧化硅的性质； 3．了解硅酸的性质及制法，了解硅酸钠的性质； 4．知道硅、二氧化硅的在信息技术、材料科学等领域的应用。 【过程与方法】 1．帮助学生学习运用对比的方法来认识物质的共性和个性，促进学生对新旧知识进行归纳比较能力的发展。 2．通过硅及其化合物等内容体现从物质的结构猜测物质的性质，推出物质的用途的思维过程，建构“结构——性质——用途”学习的共同模式，。 3．本节多数内容属于了解层次，部分段落阅读自学，提高的阅读能力、收集资料能力、自学能力和语言表达能力。 【情感态度与价值观】 1．用硅给现代人类文明进程所带来的重大影响（从传统材料到信息材料），为学生构架一座从书本知识到现代科技知识和生活实际的桥梁。开阔学生眼界，提高科技文化素养，理解更多的现代相关科学理论与技术； 2．促进学生逐渐形成正确的科学社会观，学生认识到“科学技术是第一生产力”，关心环境，资源再生及研究、探索、发现新材料等与现代社会有关的化学问题，提高学生社会责任感。【教学重点】二氧化硅的主要化学性质。 【教学难点】二氧化硅晶体结构 【教学过程】 [导课]问题： [问题]：请简要阅读课文后回答课文标题中“无机非金属材料的主角-硅”“主角”两个字在这里的涵义是什么？（学生回答：硅含量仅次于氧，硅的氧化物和硅酸盐构成地壳的主要部分） [板书]第四章非金属元素及其化合物 [板书]§4-1无机非金属材料的主角-硅 ［讲述］硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中的大部分岩石、沙子和土壤，约占地壳质量90％以上。各种各样的硅酸盐和水、空气和阳光构成了人类及生物生存的根基。自古至今，在无机非金属材料中，硅一直扮演着主角的角色。 ［问题］碳和硅元素结构上又和碳有什么不同？推测硅单质的性质有哪些？ ［学生阅读］Ｐ74中间自然段。 ［回答］硅位于元素周期表ⅣＡ，与碳元素同族。原子最外层均有四个电子。硅同 碳元素一样，其原子即不容易失去电子又不容易得到电子，主要形成四价的化合物。其中二氧化硅是硅的最重要的化合物。“最重要”三个字是如何体现呢？接下来具体进行了解二氧化硅有关性质。 ［板书］一、二氧化硅和硅酸 ［投影］金刚石、晶体硅、二氧化硅的晶体模型及水晶标本。

硅和二氧化硅

学科：化学 教学内容：硅和二氧化硅 【课前复习】 温故 1．自然界中，C的同素异形体天然存在的有_________、_________，人工制取的有_________、_________等；Si的同素异形体都是人工制取的，有_________、_________两种。 2．金刚石和硅晶体比较。 （1）硬度：金刚石_____硅晶体；（填“大于”或“小于”；下同） （2）熔点：金刚石_____硅晶体； （3）导电性：金刚石_____硅晶体。 知新 3．C、Si同主族，化学性质相似，但也有差别，其中能与NaOH（aq）反应的是_____（写元素符号），化学方程式为______________；能与HF（aq）反应的是_____（写元素符号），反应方程式是____________________。 4．硅的用途十分广泛，作为良好的半导体，硅可用来制造_____、_____、_____等半导体器件，还可制成_____电池。 硅的合金用途也很广，含硅4%（质量分数）的钢可用来制造_____；含硅15%（质量分数）的钢可用来制造_____。 5．CO2、SiO2性质相似，都是酸性氧化物，分别写出它们与足量NaOH（aq）反应的化学方程式：__________________、__________________；二者差别也很明显，其中能与H2O 反应的是___________________（写出化学式），反应方程式为____________________。 6．SiO2与水反应吗？为什么说SiO2是酸性氧化物？ 7．SiO2与硅石、砂石、石英、水晶、玛瑙间有何关系？ 【学习目标】 1．初步了解硅在自然界中的存在形态。了解硅元素的常见同素异形体。 2．了解硅的物理性质和主要用途。 3．掌握硅的化学性质和制取方法。这是本节学习的重点内容，也是本章重点之一。 4．了解二氧化硅的存在，知道石英、水晶、硅石与SiO2的关系。 5．掌握二氧化硅的化学性质，这是本节、也是本章的学习重点。 6．了解硅酸、原硅酸的性质和制取方法。 7．了解常见硅酸盐的主要用途。 8．理解硅酸盐的氧化物表示方法，知道其化学式中氧化物前计量数的含义。 【基础知识精讲】 一、硅的存在 （1）分布广：地壳中到处都是。

人教版高中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—硅教学设计

第四章非金属及其化合物第一节无机非金属材料的主角—硅教学设计教学目标 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 3、认识物之间既有相似性,又有各自的特性 过程与方法 通过碳和硅、二氧化碳和二氧化硅性质的对比,培养学生对知识的迁移和类比能力。 情感态度与价值观 通过对材料的介绍,使学生感受到化学科学的魅力及化学对人类生产、生活的贡献。 学情分析 通过金属性质的系统学习,学生已经具备分析非金属元素性质的能力,而且从内容安排来看,三部分知识都强调先让学生根据身边的例子和书本大量的彩图感性认识身边相关的性质,作出猜测,然后通过实验或例子得出性质,有利于吸引学生的兴趣和接受新的知识。 重点难点 重点:二氧化硅和硅酸的质。 难点:二氧化硅的特性。 教学过程 教学活动 【导入】 展示水晶、玛瑙等饰品,分析成分?共有的元素——硅。引出新课。 【讲授】SiO2的性质 [讲]硅在地壳中含量丰富,仅次于氧,排在第二位,约占26.3%。 [阅读教材]找出硅在自然界中的存在形态? [学生回答]硅是一种亲氧元素,自然界中硅都是以二氧化硅或硅酸盐的形式存在,主要存在于地壳的各种矿物和岩石里,没有游离态的硅。 [过]下面我们首先来研究一下二氧化硅的性质和用途。 [阅读教材]完成大屏幕的填空 [板书]一、二氧化硅 1、存在 [学生总结]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。

[大屏幕展示]水晶、玛瑙、石英坩埚、一段光缆等图片,结合图片学生总结SiO2 用途。[大屏幕展示] 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 [过渡]SiO2 的用途非常广泛,大家对它的结构感兴趣吗? [阅读教材]完成大屏幕的填空 [学生总结][SiO2]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 来表示二氧化硅的组成. [板书](3) 结构:空间网状结构 [讨论]结构决定性质,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,Si O2的物理性质有哪些? [板书](4) 物理性质:熔点高,硬度大的固体、不溶于水 [讲]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。[过渡]SiO2 与CO2相似,具有酸性氧化物的通性。 [板书](5) 化学性质: 1 酸性氧化物: 与强碱反应 :SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O 与碱性氧化物反应:SiO2+CaO CaSiO3 [讲]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]除此之外,SiO2在制水泥、玻璃、纯硅时,还有一些特殊反应 [小结] 3 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↑ CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2 ↑ (工业上制玻璃的主要反应) 【练习】思考与交流 [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N aOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞而要用橡胶塞。

高中化学第四章非金属及其化合物单质硅和二氧化硅学案新人教必修

第一节无机非金属材料的主角---硅 第一课时单质硅和二氧化硅 学习目标 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、知道硅的物理性质和化学性质，了解单质硅在生活中应用； 3、了解二氧化硅在自然界的存在形式，并了解自然界含二氧化硅物质的用途； 4、了解二氧化硅的物理性质，掌握二氧化硅的化学性质并记住SiO 2与HF、CaO、Na OH溶液反应的方程式。 新知预习 知识点一：硅元素的存在和结构 1．硅约占地壳质量的仅次于。 2．硅是一种_____氧元素，主要以_______很高的和构成了地壳中大部分的、和。 3．分别写出C和Si的原子结构示意图；比较二者在原子结构上的相似点，因此硅和碳一样既失去电子，又得到电子。判断硅最常见的化合价是，明确硅是一种介于金属和非金属之间的元素，但以非金属性为主。 知识点二：单质硅结构、用途及主要性质 1.硅单质有和两种。晶体硅的结构与类似。晶体硅的物理性质： ________________________________，常温下化学性质。 2.硅在元素周期表中处于与的位置，其导电性介于和__________ 之间，是良好的材料。 3.20世纪中叶开始，硅成了的关键材料，半导体晶体管及芯片的出现，促成了 的革命。 4.利用高纯硅的半导体性能，可以制成，将光能转换为。光电池可 作、、、、等的动力。 5.单质硅的化学性质 由于硅结构的特殊性，在常温下，其化学性质不活泼。硅单质主要化学性质表现在：与O2、F2、

Cl2、NaOH溶液反应。书写下列方程式。 ①研细的硅在氧气中燃烧： ②硅与氟气反应： ③硅与氯气加热时反应： (此反应常用于硅的提纯) ④硅与HF溶液反应： ⑤硅与烧碱溶液反应： 知识点三：二氧化硅的存在、结构、物理性质和用途 1、二氧化硅的存在 阅读教材，将与二氧化硅有关的下列名词以关系图呈现：结晶形、无定形、硅石、石英、水晶、玛瑙。 2、SiO2晶体的结构特点 1个Si原子与周围的_____个O原子相结合，每1个O原子与_____个Si原子相结合。实际上，二氧化硅晶体是由硅原子和氧原子按 ____ 的比例所组成的立体网状的晶体，我们通常用“SiO2”的式子表示二氧化硅的组成。 3. SiO2的物理性质 SiO2的熔点，硬度，溶于水。 4.SiO2的用途（至少找出4条） 【归纳总结】二氧化硅是硅的最重要化合物，存在形态有与无定形两种。晶体二氧化硅的基本结构具有结构。晶体二氧化硅是坚硬难熔的固体，在自然界中存在非常广泛，占地壳12%，广泛用于建筑材料、现代光学材料、光导纤维，饰物及工艺品。 知识点四：二氧化硅化学性质

化学必修一第四章硅和二氧化硅的教案

第4章非金属元素及其化合物 第一节硅和二氧化硅(第一课时) 张玉芳 知识与技能： 1．了解硅在自然界的存在、含量； 2．了解单质硅的主要性质、工业制法、主要用途； 3.掌握二氧化硅的性质； 4.初步培养学生自主查阅资料的能力和阅读能力； / 5.初步培养学生对新旧知识进行比较、归纳、推断的逻辑思维能力。 过程与方法： 1．自主学习； 2．活动探究：通过碳与硅、二氧化碳与二氧化硅新旧知识的比较、设疑引导，变教为诱、变教为导的思路教学法。 情感、态度与价值观： 1．使学生掌握学习元素化合物知识的一般顺序和正确方法； 顺序： % 2．通过学习单质硅、二氧化硅的广泛用途后，使学生认识化学学科的魅力，激发学生的学习知识的内需和兴趣。 教学重点：硅、二氧化硅的化学性质 教学难点：二氧化硅的结构 教学过程：

[引入新课](实物展示)水晶、玛瑙、陶瓷、玻璃、硅芯片、光缆 … [讲解]这些物质的主角是硅元素，它们都是硅元素的单质和化合物。 [板书]第1节硅和二氧化硅 硅 1.物理性质 [推进新课]请学生阅读教材，描述硅的物理性质。 [学生]灰黑色、有金属光泽，熔点和沸点都很高，硬度很大的固体。 [讲解]很好，那我们现在来看看硅元素在元素周期表中的位置。 [学生] 在元素周期表中寻找硅元素的位置。 【 [讲解]我们发现硅元素的左面是金属元素，右面是非金属元素。金属都有很好的导电性，而非金属一般都是绝缘体，单质硅导电性介于导体和绝缘体之间，是重要的半导体材料。 [板书]2.化学性质 [引导]让学生在元素周期表中寻找碳、硅两元素的位置，然后请学生板演它们的原子结构示意图，比较它们结构的异同。 [学生]最外层电子数相同，半径不同。 [讲解]两者最外层都是4个电子，在反应时不易得失电子，故常温下C、Si的化学性质都比较稳定。 [学生]C+O2点燃 CO2 [讲授]Si + O2 点燃 SiO2 ( [板书]3.自然界中的存在

高中化学--硅和二氧化硅学案

高中化学--硅和二氧化硅学案 [学习目标] 1.能从材料组成角度对生活中常见的材料进行分类，能根据使用要求选择适当的材料。2.知道硅、二氧化硅的性能，主要用途。 一、单质硅与半导体材料 1．硅在自然界中的存在 (1)硅在自然界中仅以□01化合态的形式存在，常见的化合态的硅有□ 02二氧化硅和□03硅酸盐等，它们广泛存在于各种矿物和岩石中。 (2)硅的同素异形体?? ? □ 04晶体硅 □05无定形硅(非晶硅) 2．晶体硅的物理性质 3．单质硅的化学性质 常温下，硅的化学性质不活泼，它不易与H 2、O 2、Cl 2、H 2SO 4、HNO 3等物质发生反应，在加热或高温条件下，硅能与某些非金属单质发生反应。 如：与Cl 2反应：Si ＋2Cl 2=====△ SiCl 4 与O 2反应：□ 10Si ＋O 2=====△ SiO 2(加热时研细的硅能在氧气中燃烧)。 4．粗硅的制备 □11SiO 2＋2C=====高温 Si ＋2CO↑ 5．硅的用途

(1)□12高纯硅可以用来做半导体材料，超高纯度的硅芯片广泛应用于大规模集成电路及相应的计算机技术中。 (2)单质硅用于制造晶体管、集成电路、硅整流器和太阳能电池等。 (3)硅合金的用途也很广，含硅□134%的钢具有良好的导磁性，可以用来制造□14变压器铁芯；含硅□1515%左右的钢具有良好的耐酸性，可以用来制造□16耐酸设备等。 二、二氧化硅与光导纤维 1．二氧化硅的存在 二氧化硅????? 结晶形SiO 2????? 石英??? 水晶玛瑙沙子 无定形SiO 2 ：硅藻土 2．二氧化硅的物理性质 纯净的二氧化硅晶体□01无色，熔点□02高，硬度□03大，□04不溶于水，不溶于其他一般溶剂。 3．二氧化硅的化学性质 SiO 2是一种□05酸性氧化物，其化学性质不活泼，在通常情况下，不与水、酸(□06氢氟酸除外)发生反应，能与碱溶液缓慢反应，在高温下能与□ 07碱性氧化物反应。 (1) 酸性氧化 物的通性????? 与碱反应生成盐和水，如与NaOH 反应： □08SiO 2 ＋2NaOH===Na 2 SiO 3 ＋H 2 O 与碱性氧化物反应生成盐，如高温时与 CaO 反应：□ 09SiO 2 ＋CaO===== 高温CaSiO 3 (2)弱氧化性(与碳反应)：□10SiO 2＋2C=====高温 Si ＋2CO↑ (3)与某些盐反应：

二氧化硅知识点分类

二氧化硅知识点分类 生活中的物质引入二氧化硅 纯净的二氧化硅晶体无色透明，称为水晶。具有彩色环带状或层状的石英晶体，称为玛瑙。 沙子中也存在小粒的石英晶体，是基本的建筑材料。纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基本原料，也是芯片的组成成分；石英、玛瑙可用来制作饰物和工艺品。

二氧化硅的存在形式 二氧化硅的结构 SiO2晶体的基本结构是以硅原子为中心，氧原子在4个顶角上的正四面体结构，而这些正四面体又是通过顶角的氧原子相连接。实际上，SiO2晶体是由Si和O的比例所组成的立体网状结构的晶体。二氧化硅晶体中，硅原子的4个价电子与4个氧原子形成4个共价键，硅原子位于正四面体的中心，4个氧原子位于正四面体的4个顶角上。二氧化硅是 结晶形：SiO2 无定形：硅藻土 天然二氧化硅 （硅石） 石英 水晶 玛瑙

硅原子跟四个氧原子形成的四面体结构的原子晶体，二氧化硅晶内Si原子均以sp3杂化，分别与4个O原子成键，构成Si-O四面体并占据四面体中心位置，配位数为4；O位于四面体的角顶。二氧化硅晶体中，由于Si的sp3杂化致使4个Si-O键键能相同，Si-O四面体没有极化和畸变，结构稳定。Si-O四面体通过共用角顶的O连接，在空间形成三维网状结构。 二氧化硅的物理性质 二氧化硅的化学性质 ①SiO2是酸性氧化物，但不能与水反应生成H2SiO3 ②SiO2不能与盐酸、硝酸、硫酸等其他酸反应，氢氟酸是唯一与SiO2反应的酸。

③氢氟酸能腐蚀玻璃这一特殊性质可应用于雕刻玻璃。 ④不能用玻璃瓶盛放氢氟酸，而要用塑料瓶。 ⑤制取氢氟酸也不能用玻璃器皿而要用铅皿。 思考：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? 因为碱液会跟玻璃塞中的SiO2反应，生成的硅酸盐会把试剂瓶和玻璃塞粘连在一起。 SiO2 ＋ 2OH－= SiO32－＋H2O 2. SiO2是不是两性氧化物? 课外拓展 二氧化硅的用途 ①信息高速公路的骨架石英光导纤维。

《二氧化硅和硅酸》教学设计 (2)

《二氧化硅和硅酸》教学设计 乐山师范学院化学学院12化学班蒋锐 12310110 本节内容选自人教版高中化学必修1第四章第一节《无机非金属材料的主角——硅》第一课时《二氧化硅和硅》。安排1学时。 一、教学设计思路分析 1、教材分析 教材地位和作用：硅及其化合物作为非金属元素知识的开端，是在第三章“金属及其化合物”内容的基础上，继续进行关于元素化合物知识的学习和研究方法的训练，本节教学采用主线为“硅单质──二氧化硅──硅酸──硅酸盐”的学习方法，，丰富了元素族概念及元素性质的递变规律的形成，为元素周期律、元素周期表的学习积累了丰富的感性材料。所以本节课起到了承前启后的作用。 2、学情分析 本节课的教学对象为高一学生，学生已有知识和未知知识分析： 已有知识： （1）碳及其化合物的有关知识 （2）知道CO2属于酸性氧化物，并能书写有关CO2的化学反应方程式 新知识： （1）SiO2及H2SiO3的物理性质及主要用途 （2）SiO2的主要化学性质 （3）硅酸的制备原理 （4）硅及其化合物在材料等领域的应用 3、学习目标 （1）、知识与技能 （a）了解硅在自然界中的含量、存在、用途 （b）了解二氧化硅的物理性质，掌握二氧化硅的化学性质 （c）认识硅酸的制备原理，使学生初步掌握化学实验基本操作、基本技能。 （2）、过程与方法 （a）学生学会运用对比的方法来认识物质的共性和个性，拥有对新旧知识进行归纳比较能力。 （b）通过硅酸的制备，具有实验设计的思维方式。 （3）、情感态度与价值观 （a）学生学会学习元素化合物的正确方法：结构决定性质、性质决定用途。 （b）学生了解硅和硅酸在日常生活、生产中的应用，感受化学的实用性，增强学习 4、教学重、难点 重点：二氧化硅和硅酸的主要性质 难点：二氧化硅的化学性质 二、教学设计方案 1、教学方法 突出学生的主体地位，以探究发现为主线，以对比归纳为辅线，最终实现教学目标。 教学设计重点：在第三章的金属元素及其化合物的学习中，学生已掌握了金属元素的学习方法，例如实验观察法等。而本节内容是非金属及其化合物学习的第一步，起着关键性的作用。所以，在本节内容中，主要以建立学生学习非金属及其化合物的方法，本节主要是采取：学生通过对比二氧化硅、二氧化碳的物理性质、分子空间结构等不同，自主归纳总结出二氧化硅的物理、化学性质；通过故事启发学生探究玻璃的制备反应，以此导入二氧化硅和硅酸钠等物质；以图片、视频、实验等辅助材料，使学生自主探究二氧化硅的化学性质。 2、教学策略