人教版必修一《无机非金属材料的主角-硅》教学案（含答案）

第2课时

教学设计

三维目标

知识与技能

1.了解硅酸盐的重要用途及组成。

2.了解硅的重要用途，了解硅单质的物理性质。

3.掌握Na2SiO3的化学性质。

过程与方法

通过自主学习、探究，培养学生自主学习的能力。在教师的指导下，通过上网查阅资料

培养独立查阅资料的能力。

情感、态度与价值观

学习有关“陶瓷”的知识，了解中华民族的传统文化，培养学生爱国主义情感。通过硅及

其化合物重要用途的学习，激发学生学习化学的兴趣。

教学重点

硅酸盐的性质及重要用途、硅的用途

教学难点

硅晶体结构，硅酸盐的组成

教具准备

多媒体课件、实物投影仪、烧杯、胶头滴管、酒精灯、火柴、镶子、蒸储水、Na2SiO3

溶液、手机芯片、玻璃片、石棉、水泥、砂纸、砂轮

教学过程

导入新课

（多媒体播放课件〕

1.驰名世界的中国瓷器：景德镇陶瓷

2.举世闻名的万里长城

3.世界奇迹一三峡大坝

4.世界大都市上海——东方明珠、发展日新月异的浦东新区、深圳特区……

5.笔记本电脑，超大规模集成电路芯片

推进新课

师：刚才我们所观看的幻灯片，从远古的陶瓷、秦砖汉瓦，到现代的摩天大楼，迅速发

展的信息产业，无一不与硅酸盐、硅及其化合物有着密切的联系。这一切的一切，无一不在

影响、改变着我们的生活，这一切的一切也都充分展示了硅及硅酸盐经久不衰的魅力！体现

了它们重要的用途！

师：硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称，在自然界分布极为广泛。

师：展示NazSiCh、玻璃片、水泥、石棉，取一小团石棉、少量水泥于小烧杯中，加入少

量的水，搅拌，观察现象。

取少量水泥，加入稀盐酸，观察。

取一玻璃碎片，在酒精灯上灼烧，观察变化。

生：由上述实验及我们的生活常识可以知道：硅酸盐结构很复杂，一般不溶于水，性质

也很稳定。做[实验42]

取两片滤纸，分别用蒸储水和饱和Na2SiO3溶液润湿，之后，同时分别用镜子夹住放在酒精

灯的外焰上点燃，观察现象。

用Na2SiO3溶液润

干滤纸用蒸储水润湿

湿

现象

结论

师：请同学们结合课本及上述实验，对Na2SiO3的性质及用途加以总结。

生：（l）Na2SiO3是一种钠盐，易溶于水。（2）Na2SiO3具有一定的黏性，可作黏合剂。（3）

NazSiCh可作防火剂。（4）NazSiCh俗名水玻璃。（5）NazSiCh可作肥皂的填充剂。

师：展示实验盛放NaOH、Na2SiO3＞稀盐酸、稀H2s。4的试剂瓶，请同学们比较其瓶塞

的不同。

生：不同之处是：NaOH、NazSiCh溶液的试剂瓶塞是橡皮塞；而HC1、H2s。4溶液的瓶

塞为玻璃塞。

［知识拓展］

师：NaOH、Na2c03溶液瓶塞相同，都是橡皮塞而不是玻璃塞。你能推测可能是什么原因

造成的吗？请讨论。

生：Na2c03溶液可能也和玻璃反应；Na2c03溶液某方面性质可能与NaOH溶液相似，

能与玻璃中的某些成分反应；Na2c03溶液可能也与NaOH相似，显很强的碱性，也能与玻璃

中的SiO2反应；NaOH能与玻璃中的SiO2反应，生成具有一定黏性的NazSiCh溶液，使瓶塞

易被粘住，不易打开。

师（总结）：同学们刚才分析得很好，也很有道理！现在我们共同来分析一下NaOH、Na2c03

的组成。它们都是离子化合物，且所含的金属阳离子都相同，因此，不同的性质应该由不同

的阴离子所引起，即C。：的某些方面的性质可能与0H的某些方面性质相似。而以后的进一

步学习会使我们明白这个道理：正是由于C。；在水溶液中产生了大量的OH、使Na2c03溶

液也具有较强的碱性，能和玻璃中的SiCh反应，生成具有一定黏性的NazSiCh溶液，易把瓶

塞粘住，而不易打开。

同理，大家可以进一步分析、探究：盛K2c03溶液的试剂瓶塞用的是橡皮塞还是玻璃塞？

生（齐答）：应该是橡皮塞。

师：展示K2c03溶液的试剂瓶一真是橡皮塞！

师：同学们从初中乃至从小学就开始学习英语。“China”一词大家都知道它的汉语翻译是

“中国”，可是，同学们知道它的最根本的含义吗？

生：我知道！它的本意指的是“瓷器”。

师：对！中华民族是一个勤劳、善良、勇于创造的民族！中华民族有着五千年光辉、灿

烂的文明！也只有五千年的文化底蕴，才能孕育出中华民族的智慧，才能磨炼出一双双巧夺

天工之手！才能为世人捧出一件件精美绝伦的陶瓷制品！

［多媒体播放］

1.陕西半坡出土的人面鱼纹彩陶盆

2.精美的清代花瓶

师：请同学们举例说明我们日常生活中有哪些物品是陶瓷制成的？各有什么优良的性

能？

生：碗、火锅、卫生洁具。电源开关、贴墙壁的瓷砖。高压线上挂的瓷环绝缘器。

师：同学们所举的事例，都是传统的硅酸盐陶瓷，它们有很多优良性能，为我们的生活、

为人类的科技进步作出了很大的贡献。受传统陶瓷某些特殊性能的启发，科技工作者在此基

础上进行了一次又一次的创新，又研制出了许多种组成不同、性能更特殊的新型陶瓷。

生：看书，教材P79：科学视野一新型陶瓷。

［多媒体播放］

无机非金属材料家庭中的重要一员—新型陶瓷。

［知识拓展］

参考教材P79,另外，指导学生查阅资料补充。

师：硅酸盐种类繁多，结构也很复杂，为了方便起见，也为了便于同学们理解，通常用

氧化物的形式来表示硅酸盐的组成：硅酸盐中的Si元素，以SiO2的形式表示，金属元素如

Na、K、Mg、AhCa等，以它们常见的氧化物形式表示，H元素以H2O的形式表示。

方法：（1）找出组成元素

（2）写成氧化物的形式

（3）注意原子守恒

（4）检查有无遗漏

［例题剖析］

（例1）正长石的组成，可表示成KAlSi30x,则x=,用氧化物的形式表示的组成

为.o

师：请同学们先自主分析，求解。可以讨论。

［实物投影仪展示部分学生练习］

师（总结分析）：根据化合物中各元素的正负化合价代数和必为零，有

lx(+l)+lx(+3)+3x(+4)+x(-2)=0,x=8

按化合价规则可把KAlSi3O8改写成二氧化硅与金属氧化物的形式：

-K0--AhO-3SiO或K0-AhO-6SiO

22232232

（例2）矿泉水一般是由岩石风化后被地下水溶解其中可溶部分生成的。风化作用是指矿物

与水和C02同时作用的过程。如钾长石（KAlSi3O8）风化生成高岭土（A12Si2O5（OH）4）的反应

为：

2KAlSi3O8+2H2co3+9H2O====2K++2HCO；+4H4SiO4+Al2Si2O5（OH）4

这个反应能够发生的原因是。

生：由反应方程式可以知道，该反应不是氧化还原反应，是复分解反应。因此，不能用

氧化还原反应的原理去分析解释，只能从复分解反应的规律去寻找答案。方程式左边有

H2co3,右边生成物有H4SiO4,符合强酸制备弱酸的原理。

师（总结分析）：很好，此反应可看成酸和盐之间的复分解反应，此反应能够发生的原因

是较强的酸生成较弱的酸。

解答：碳酸酸性比硅酸强。

师：展示砂纸、砂轮、变压器的硅钢片。

师：这些都是具有特殊功能的含硅的物质。

生看书：教材P78-79

［板书］三、硅单质

师：虽然硅的化合物很多，随处可见，而且从远古时期人类就已经学会加工和使用陶瓷,

但是硅的单质却到很晚——18世纪上半叶才制备出来。

［多媒体播放］

硅的制备历史

师：展示晶体Si及晶体Si的结构模型，引导学生观察并归纳、总结。

生：（归纳总结）

（1）Si晶体结构为正四面体形。

（2）单质Si有晶体硅和无定形硅两种。

（3）有金属光泽、灰黑色固体。

（4）熔点高（1410℃）、硬度大、质脆。

（5）良好的半导体材料。

（6）有很广泛的用途。

（7）常温下化学性质不活泼。

师（进一步总结、完善）：同学们请把书翻到后面元素周期表。看一看与Si位于同一横行的

左边元素及右边元素各是什么？由此能否体会出Si的半导体性质？

生：同一横行中，Si左边的元素为钠（Na）、镁（Mg）、铝（A1）,都是金属元素；Si

右边的元素分别为磷（P）、硫（S）、氯（C1）、氤（Ar）,为非金属元素，Si位于其中间。

金属易导电，而非金属单质一般不易导电。因此，可以理解Si的导电性介于导体和绝缘体之

间，为半导体。

［多媒体播放］

［晶体硅，无定形硅

晶体结构

［空间构型:正四面体

‘色:金属光泽（预示可能具有金属的魁性质）

态:灰黑色固体

物理性质熔点:高（1410。。）

硬度:大

质脆

Si]

'常温下不活泼与"a,H2sO4,”M93都不反应

常温下只能与HF,NaOH^液反应

高温下可发生一系列施Z：

化学性质

Si+C====SiC

Si+O2====SiO2

Si+2Cl2====SiCl4

用途:半导体材料，光缆新能源

［课堂小结］

师：本节课我们学习了硅酸盐的重要用途及性质，了解了硅酸钠的特性一耐火。知道

了Si单质的重要用途。从结构上、从周期表的位置，进一步理解了Si的性质。21世纪人类

所面临的重大问题之一：能源危机。而从书上我们了解到Si是极具发展前景的新能源材料。

同学们，随着人们对Si及其化合物的认识越来越深刻，随着科学技术的不断发展，我们有理

由相信Si及其化合物会对人类作出更大的贡献，给人类带来更大的惊喜！

（多媒体回放Si及硅酸盐的重要用途）

板书设计

二、硅酸盐

L定义：

2.用途（记住用途）:

3.性质：

4.代表：Na2SiO3

三、硅单质

1.结构：

2.周期表中位置：

3用途：

4.性质：①02②F2③NaOH④HF（Si的特殊性）

小结：

活动与探究

1.玻璃的形成

有这样一个古老的传说：有一群波斯商人贩卖一车一车的纯碱（Na2co3）,晚上在大海

边上宿营休息。夜间海边刮起了大风，怎么办？商人们就想在海边的沙滩上生火取暖。于是

他们就从车上搬下大碱块，用大碱块把火围了起来形成一个一个的大火盆，在篝火边商人们

睡着了。等到天亮，商人们又要赶路了。当他们想把大碱块搬上车时，眼前的情形让他们惊

呆了：大碱块和沙子熔在了一起，形成了一大块坚硬透明的固体！这是什么原因造成的？你

能帮助他们解释么？

反应方程式解释

2.从教材上的一句话“光电池是极有发展前景的新型能源”，请你分析这一句话的含义。

随堂练习

1.下列不属于传统硅酸盐产品的是（）

A.玻璃B.水泥C.光导纤维D.陶瓷

答案:C

2.下列不是水玻璃用途的是（）

A.玻璃B.木材防火剂

C.纸板黏胶剂D.建筑装饰材料

答案:A

3.钢筋混凝土强度大，常常用来建造高楼大厦、桥梁涵洞、高速公路等，在现代社会中发挥

着举足轻重的作用，下面是钢筋混凝土的主要成分的是（）

A.水泥、沙子和钢筋B.水泥、沙子、碎石和钢筋

C.水泥、碎石和沙子D.水泥、沙子、碎石和水

答案:B

4.下列物质的变化，不能通过一步化学反应完成的是（）

A.C02—H2c03B.SiO2-Na2SiO3

C.Na2O2—Na2c03D.SiO2TH2SiO3

答案:D

5.能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是（）

A.C02溶于水形成碳酸，SiCh难溶于水

B.C02通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀

C.高温下SiCh与碳酸盐反应生成C02

D.氯化氢通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体，通入可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀

答案:B

6.某无色溶液中加入过量盐酸有沉淀产生，过滤后向滤液中加入过量氨水又有沉淀产生，下

列溶液中符合此条件的是（)

A.Ag+、Al3\K+B.Si*、AIO；.K+

C.Ag\Cu2\Na+D.Ag\Ba2\Na+

答案:AB

7.下列说法不正确的是()

A.3CaOAl2O3是水泥主要成分之一

B.Na2O-CaO-6SiO2是普通玻璃的组成

C.玻璃没有固定的熔点

D.欲观察氢气燃烧的火焰颜色，可采用普通玻璃管作燃烧管

答案:D

8.下列离子方程式，正确的是()

2+

A.澄清石灰水中通入过量二氧化碳：Ca+2OH+CO2====CaCO3i+H2O

B.碳酸钠溶液中加入二氧化硅：COl+SiO2====SiO1~+C02f

C.二氧化硅与烧碱溶液反应：SiO2+20H====Si。；+H2O

D.硅酸与烧碱溶液中和：H2SiO3+2OH====5ZO；+2H2O

答案:CD

9.用地壳中某主要元素生产的多种产品在现代高科技中占有重要位置，足见化学对现代物质

文明的重要作用。例如：

C1)计算机芯片的主要成分是o

(2)光导纤维的主要成分是。

(3)目前应用最多的太阳能电池的光电转化材料是。

(4)用作吸附剂、干燥剂、催化剂或催化剂载体的人造分子筛大多是一类称为的

化合物。

答案:(1)硅(或Si或单晶硅)

(2)二氧化硅(或SiO2)(3)硅(或Si)

(4)铝硅酸盐(或硅铝酸盐)

10.某学生兴趣小组想利用高岭土(其主要成分是Al2O3-2SiO2-2H2O)制作新型净水剂的试验。

试验程序如下:

高岭土、加热熔融冷却后加水浸取一

T混合物卜

纯碱混各一A过滤

■I残渣I

T滤液ci

T沉淀D|

其中滤液c就是欲求的净水剂。试回答下列问题:

(1)写出混合物A,滤液C和沉淀D的主要成分:

A：,C：,D：

(2)写出高岭土与纯碱熔融的两个化学方程式。

(3)该试验中，熔融高岭土可以选用的用堪有。

A.玻璃用烟B.瓷用竭C.氧化铝由烟D.铁珀烟

答案：(1)NaAKh和NazSiChA1C13H2S1O3

(2)AbCh+Na2cO3警2NaA102+C02T；SiO2+Na2CO3-Na2SiO3+CO2t

(3)D

习题详解

1.答案:(1)⑧⑩(2)⑤⑥⑦⑨(3)①②③④

点拨：①②③④属于硅酸盐产品；⑤⑦⑨的主要成分是SiCh,⑥中用到SiO2；用到硅单质的

是⑧⑩。

2.答案：

材料物理性质化学性质

玻璃硬度高、耐磨损，耐高温，较脆化学性质很稳定

陶瓷硬度高、耐磨损，耐高温化学性质很稳定

3.答案：NazSiCh+H2sO4+H2O====Na2sO4+H4SiO41H4SiO4====H2SiO3+H2O

4.答案：B

5.答案：普通玻璃、石英和陶瓷都含有Si（h,可与烧碱发生反应：SiO2+2NaOH====Na2SiO3

+H20

6.略

7.答案：SiO2+2NaOH====Na2SiO3+H2ONa2cCh+SiCh晅包NazSiCh+CO2T

8.答案：晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料，主要应用于信息技

术和光电池等方面。

9.答案：（1）还原剂（2）氧化还原反应（化合反应）氧化还原反应（置换反应）还原

剂

（3）沙滩上有