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第二节　硅和二氧化硅
[教学目的要求]：使学生进一步运用元素周期律知识学习同族元素及其化合物性质的方法，并运用这些方法学习硅和二氧化硅。
[教学重点]：硅和二氧化硅的性质和用途。
[引言]中国誉称“瓷国”。陶瓷是我中华民族一项最伟大的创造，具有悠久而辉煌的历史。原始陶器大约是1万年前出现在中国。“陶”作为历史上第一种人造料成为人类摆脱蒙昧的时代樗，秦兵马俑的制造展示了当时制陶规模和高超的技术与艺术水平。
[展示秦兵马俑图片或录像]
[讲述]瓷器在东汉晚期发明，到宋朝形成了举世闻名的“柴”、“汝”、“哥”、“钧”、“定”、“官”几大名窑，其制品工艺之精湛达到“青如天”、“薄如纸”、“声如磬”的水平。而陶瓷主要含硅元素。
[展示古瓷器的图片或录像]
[设问]你能否举出在现代社会中含硅元素的无机非金属材料吗？
回答：含硅元素的无机非金属材料有用于制造电脑的半导体材料如晶体管、集成电路，用于信息传递的光导纤维。玻璃、水泥以及超导材料等。
[展示]体现现代文明的无机非金属材料的图片，如：加上“硅窗”保鲜袋，超导材料，电子陶瓷，集成电路等。
[讲解]能源、材料、信息，是文明的三大支柱。而能源问题的解决和信息社会飞速发展的前提是能源材料、信息材料的突破。硅在现代电子，航空航天，敏感材料，超导材料中起着十分重要的作用。我国正努力夺回世界材料科学的领先地位，再创中国材料科学的辉煌。
[设问]谁知道硅在地壳中的含量？认又知道硅在宇宙范围内的存量？
回答：硅是自然界中分布很广的一种元素，它的含量仅次于氧居第二位。在宇宙范围内的存时不清楚
[讲述]硅在地壳中的含量为27.72%，仅次于氧居第二位。在宇宙范围内，硅的存量次于氢、氦、碳、氖、氧、氮，占第七位。
[指导阅读]阅读课本第145页，第一、二自然段。
阅读后归纳课本内容并回答：在自然界中无单质形式存在的硅，只有化合态硅。硅是构成矿物和岩石的主要元素
[板书]　　　一、硅在自然界中的存在形式
[讲述]人类虽然在一万年前制出了陶器，五千年前古埃及人发明了玻璃。而人类真正认识硅元素是在1823年由瑞典化学家贝采利鸟斯用金属钾还原四氟化硅时获时单质硅的。在自然界只有化合态，没有游离态，化合态的硅广泛存在二地壳的各种矿物和岩石中
[展示]硅晶体样品或彩图。
[设问]请同学描述一下单质硅的色态？
回答：硅是灰黑色有金属光泽的固体
[板书]　二、硅的性质
1、硅的物理性质
硅是灰黑色有金属光泽的硬而脆的固体。
[讲述]在当今时代人们已能通过仪器观察一些物质的原子排列状况，1990年美国等少数国家首先在–296°C的低温下移动了原子。
[展示]1993年中国科学院真空物理实验室在常温下以超真空扫描隧道显微镜为手段，通过用探针拔出硅晶体表面硅原子形成约2nm的汉字中国图片。（见课本第一页）
[总结晶体硅的物理性质]
硅是灰黑色有金属光泽的硬而脆的固体。熔、沸点高，由于硅原子半径大外层电子受核引力较小，因而是具有一定导电能力的半导体。与处于两性线附近的锗一样，是重要的半导体材料。
[讲述]我们知道，碳在常温下化学性质很稳定，在高温下有跟氧气等物质反应。下面请同学们根据所学碳以及元素周期律，讨论归纳出一些硅的化学性质？
[板书]2、化学性质　
学生可能的回答：
1.硅、碳民属ⅣA元系，
最外电子层有4个电子。所以硅的化学性质与碳相似。容易形成共价化合物。
2.也可发生Si+O2 SiO2的反应。
将碳、硅化学性质对比表记于笔记中。
[投影]碳、硅化学性质对比表


[对照投影归纳总结]碳、硅为ⅣA元素，最外层有4个电子，容易形成共价化合物。在化学性质上的相似点：常温时性质稳定，加热时可与O2、Cl2、H2等许多非金属反应。碳和硅都具有还原性。硅可用做炼钢时的脱氧剂。不同点：SiH4不如CH4稳定。硅可与氯气直接反应，碳不能与氯气直接反应，硅的非金属性比碳弱。另外硅在常温下可与氢氟酸、强碱反应，碳则不能。
[板书] 3、硅的制法
[讲述]用适量碳还原二氧化硅得到粗硅。将粗硅与氯气在高温下反应，得液态不纯的四氯化硅，经分馏提纯用氢气还原即可得纯硅。
[提问]写出以上各步制纯的化学反应方程式？
根据所讲的知识写出化学反应方程式：
2C+SiO2 Si+2CO↑
Si+2Cl2 SiCl4
SiCl4+2H2 Si↓+4HCl
[板书]4、硅的用途
[投影]硅的应用树状图（或用电脑制作的课件来代替）。
[讲述]在科学家们的努力下，新思椎、新方法层出不穷。人们正朝着按人的意志安排一个个原子的目标冲刺，多少奇迹将展现眼前。到那时新材料的研制和生产就像《一千零一夜》里的阿拉丁神灯一样，几乎无所不能，样样遂人心意地安排。
[课后小结]指导学生归纳本节内容。
［引言］在地壳里，硅的含量在所有元素中居第二位。在自然界里硅只以化合态存在。你能写出一些硅的化合物的化学式吗？这节课我们就来学习硅的化合物的有关知识。先看二氧化硅的结构及性质。
写出一些含硅化合物的化学式：
SiO2、Na2SiO3、H2SiO3
[板书]三、二氧化硅
[设问]你知道研究物质的性质有哪些常方法？对于二氧化硅可采用其中的什么方法？分组讨论。
讨论后说出可用“通过结构认识性质”的方法,同时又与二氧化碳对比进行研究.
[讲解]天然的二氧化硅分为晶体和无定形两大类。石英、水晶、硅藻土等都含有二氧化硅，二氧化硅的物理性质怎样？
[展示]一块水晶样品，让学生观察后描述。指导学生对比后填写表1-1中的物理性质。
[投影]表1（见附1）描述二氧化硅,填写表达式找出物理性质中的内容。一学生写在投影片中。


[设问]二氧化硅与二氧化碳都是酸性氧化物，为什么二者的物理性质有如此大的差异请阅读课本第146页二氧化硅的结构部分，填写表1-1中二、三两栏。
回答：结构不同。阅读课本找出原因是二氧化硅为原子晶体，而二氧化碳为分子晶体。
填写表格。
[设问]联系二氧化碳化学性质，设想酸性氧化物二氧化硅可能会有哪些化学性质？
回忆CO2的化学性质；思考回答：SiO2的化学性质为能与强碱反应，又能与碱性氧化物反应。
[设问]比较二氧化硅和二氧化碳在化学性质上的异同点。
[投影]二者化学性质上的异同点。（见附1）
[设问]为什么二者碱性氧化物反应时条件有差异？
思考后回答：二氧化硅为原子晶体，且Si-O键键能大。
[设问]二氧化硅的性质决定它有什么用途？指导学生阅读课本第7页用途部分。
[设问]二氧化硅还有哪些用途？分组讨论。
阅读后小结二氧化硅的用途。小组讨论后发言：可用于光导纤维、制宝石、制单晶硅、制玻璃等。
[板书]四、硅酸 硅酸盐
1、硅酸
[设问]实验室如何制得硅酸？
回答：可用H2SO4、HCl、H2CO3与硅酸盐反应。
观察记录实验现象：产生白色胶状沉淀。
[演示]将1：2的HCl滴入饱和Na2 SiO3溶液中，观察现象。
[讲解]这里看到的白色胶状沉淀是原硅酸，它在干燥的空气中不稳定，易失部分水变成白色粉末状的硅酸，所以SiO2对应的水化合物有两种。根据性质填写原硅酸、硅酸、碳酸的对比表。
[投影]表2（见附2）


[设问]硅酸与碳酸相比哪种物质的酸性强？其理论依据是什么？
思考后回答：碳酸强。因为同主族元素从上至下最高价氧化珠对应水化合物的酸性逐渐减弱。
[设问]如何通过实验加以验证？
回答：向Na2SiO3溶液中通入CO2气体，其他学生观察记录现象。
[讲解]下面我们了解硅酸盐的知识。
[板书]2.硅酸盐
[设问]什么叫硅酸盐？阅读课本第8页第一段。
[讲解]硅酸盐种类很多，大多难溶于水，可溶性硅酸盐中，最常见的是Na2CO3，它的水溶液俗称水玻璃，又称泡花碱，是一种无色粘稠的液体，又称泡花碱，是一咱无色粘稠的液体，它有什么用途？
回答:（1）制硅酸.
[设问]Na2SiO3还有哪些用途？请观察以下几个实验现象。
[展示]用玻璃塞塞紧的长期装水玻璃的试剂瓶，拔其瓶塞。（观察到瓶塞拔不出。）
[演示]将用水玻璃浸过的且已干燥的布条放在火焰上烧。（观察到布条没有燃烧。）
[演示]将用水玻璃浸过的长期存入的鲜蛋敲碎。（观察到鲜蛋没有坏）
[设问]由这几个实验事实说明Na2SiO3有什么用途？
[板书]用途（1）制硅酸（2）粘合剂；（3）耐火材料；（4）防腐剂。
板书设计
第二节　硅和二氧化硅
一、硅在自然界中的存在形式
在自然界只有化合态，没有游离态，化合态的硅广泛存在二地壳的各种矿物和岩石中
二、硅的性质
1、硅的物理性质
硅是灰黑色有金属光泽的硬而脆的固体。熔、沸点高，由于硅原子半径大外层电子受核引力较小，因而是具有一定导电能力的半导体。与处于两性线附近的锗一样，是重要的半导体材料。
2、化学性质


3、硅的制法
2C+SiO2 Si+2CO↑
Si+2Cl2 SiCl4
SiCl4+2H2 Si↓+4HCl
4、硅的用途
三、二氧化硅的性质　


四、硅酸 硅酸盐
1、硅酸


2.硅酸盐
最常见的是Na2CO3，它的水溶液俗称水玻璃，又称泡花碱，是一种无色粘稠的液体，又称泡花碱
用途（1）制硅酸（2）粘合剂；（3）耐火材料；（4）防腐剂。
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