1、资料由大小学习网收集 资料由大小学习网收集 教 案授课班级课题：第四章 第一节 无机非金属材料的主角-硅(一) 课 时知识与技能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。教学目的情感态度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。重 点 二氧化硅的性质 (尤其是作为酸性氧化物的性质)难 点 二氧化硅的存在等 STS 关注的拓展性学习内容知识结构与板
2、书设计第四章 第一节 无机非金属材料的主角-硅(一)一、二氧化硅和硅酸1、二氧化硅(SiO 2 )(1) 存在(2) 用途(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(4) 结构：空间网状结构(5) 化学性质：稳定，不活泼具有酸性氧化物的性质：(不溶于水且不和水反应) 1与强碱反应 ：SiO 2+2NaOH=Na2SiO3+H2O 与碱性氧化物反应：SiO 2+CaO 高 温 CaSiO3 与 HF 的反应：SiO 2+4HF=SiF4 +2H 2O 22、硅酸(H 2SiO3)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。Na2Si
3、O3+2HCl=2NaCl+H2SiO3 资料由大小学习网收集 资料由大小学习网收集 Na2SiO3+H2SO4=Na2SO4+H2SiO3 Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3 H2SiO3 H2O +SiO2 教学过程教学步骤、内容 教学方法、手段、师生活动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
4、 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 。板书第四章 第一节 无机非金属材料的主角-硅(一)讲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
5、，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？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。资料由大小学习网收集 资料由大小学习网收集 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
6、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？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。过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(SiO 2 )(1) 存在讲SiO 2 是硅的重要化合物。地球上存在的天然二氧化硅约占
7、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。投影并展示水晶、玛瑙、石英坩埚、一段光缆讲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，SiO 2 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) 用途硅石结晶形：玛瑙、石英、水晶无定形：硅藻土投影小结、制光导纤维联系生活，激发求知欲。图片呈现，直观、深刻，加深认识。抽象思维，初步建立 SiO2 空间立体结构。通过视频呈现，使学生对 SiO2 的结构的理解更深刻。资料由大小学习网收集 资料由大小学习网收集 、石英玻璃制化学仪器、石英表、石英钟、水
8、晶制光学仪器和工艺品、玛瑙制精密轴承和装饰品讲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，SiO 2 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？讲主要取决于结构的不同。CO 2 是 C 与 O通过化学键所连接的分子结构，而 SiO2 是 SiO 四面体结构投影硅氧四面体结构讲SiO 4四面体：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
9、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(4) 结构：空间网状结构讲我们说，结构决定性质，SiO 2 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，不活泼具有酸性氧化物的性质：(不溶于水且不和水反应) 1与强碱反应 ：SiO 2+2NaOH=Na2SiO3+H2O 与碱性氧化物反应：SiO 2+CaO 高 温 CaSiO3 讲SiO 2 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提高学生信息处理
10、能力，SiO4四面体结构资料由大小学习网收集 资料由大小学习网收集 板书 与 HF 的反应：SiO 2+4HF=SiF4 +2H 2O 2讲除此之外，SiO 2 在制水泥、玻璃、纯硅时，还有一些特殊反应投影小结弱氧化性：SiO 2+2C 高 温 Si +2CO (工业上制粗硅 ) 3与某些盐反应：Na 2CO3+SiO2 高 温 Na2SiO3+CO2 4CaCO3+SiO2 高 温 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
11、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(H 2SiO3)讲H 2SiO3 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。 问SiO 2 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 的方法来设想一下？讲初中制备 CO
12、2 是利用碳酸盐与强酸反应，是强酸制弱酸的原理。H2SiO3 也是一种很弱的酸，我们是否也可以用硅酸盐来制备呢？投影实验P76 实验 4-1实验 4-1：向饱和 Na2SiO3 溶液中滴入酚酞，再滴入稀盐酸现象 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结论 Na2SiO3 溶液呈碱性，与酸反应生成了 H2SiO3 且H2SiO3 难溶于水化学方程式Na2SiO3+2HCl=H2SiO3 +2NaCl 问若改向 Na2SiO3 溶液中滴加 H2SO4 会有什么现象呢？提高学生科学精神资料由大小学习网收集 资料由大小学习网收集 板书Na 2SiO3+2HCl=2NaCl+H2S
13、iO3 Na2SiO3+H2SO4=Na2SO4+H2SiO3 讲所生成的硅酸逐渐聚合而形成胶体硅酸溶胶，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就形成硅酸干胶，称为“硅胶” 。硅胶多孔，吸附水分能力强，常用做实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂，也可以用作催化剂的载体。讲如果对硅酸加热，其可以分解生成 SiO2 板书H 2SiO3 H2O +SiO2 活动与探究硅酸是一种比碳酸还要弱的酸，请利用中学实验室常见的仪器及药品，设计一个简单实验，证明硅酸的酸性比碳酸弱，并完成一份实验报告。分析利用 CO2 溶于水产生 H2CO3 ，而 H2CO3 的酸性比 H2SiO
14、3 的酸性强，可以将 CO2 通入到 Na2SiO3 的溶液中。板书Na 2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3 总结本节课我们学习了一种重要的非金属元素硅的化合物 SiO2 和H2SiO3，了解了 SiO2 的重要性质及用途。知道了晶莹透明的水晶、五彩斑斓的玛瑙与普通沙子的化学成分并没有什么两样。知道了 SiO2 在当前信息时代、IT 产业中的重要作用。化学知识可以帮助我们认识，了解世界，我们也可以用学过的知识进行发明、创造，造福人类。自我评价1、制造光导纤维的主要原料是（ ）A.晶体硅 B.二氧化硅 C.石墨 D.硅酸钠2、下列说法正确的是（ ）ASiO 2 溶于水显酸性B
15、CO 2 通入水玻璃 (硅酸钠的水溶液）可得硅酸CSiO 2 是酸性氧化物，它不溶于任何酸DSiO 2 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 B.浓硫酸 C.氢氟酸 D.碳酸钠溶液4、要除去 SiO2 中的 CaO 杂质，最适宜的试剂是（ ）A.纯碱溶液 B 盐酸 C 硫酸 D 苛性钠溶液5、加热熔融烧碱时应使用下列哪种坩埚（ ）A.石英坩埚 B.普通玻璃坩埚 C.铁坩埚 D.陶瓷坩埚BBDCBCD资料由大小学习网收集 资料由大小学习网收集 6、CO 2 通入下列各溶液中,不可能产生沉淀的是 ( )A 石灰水 B 饱和碳酸钠溶液C 硅酸钠溶液
16、 D 氯化钙溶液若最终产生沉淀的是( BC )教学回顾：资料由大小学习网收集 资料由大小学习网收集 教 案授课班级课题：第四章 第一节 无机非金属材料的主角-硅(二) 课 时知识与技能1、了解硅酸盐、硅的主要性质2、认识硅酸盐、硅等在生产、信息技术、材料科学等领域的应用过程与方法通过硅与碳的比较学习，引导学生学会运用对比的方法来认识物质。教学目的情感态度价值观通过对硅酸盐材料及硅的用途学习，使学生了解新型无机非金属材料，培养学生热爱科学的情感。重 点 硅、硅酸盐的丰富性和多样性难 点 通过学习，掌握研究非金属元素单质及化合物的一般方法知识结构与板书设计二、硅酸盐 (silicate)1、定义：
17、硅酸盐是由硅、氧、金属所组成的化合物的总称。2、硅酸钠(1) 物理性质：白色固体，易溶于水，水溶液俗称水玻璃或泡花碱，是一种泡花碱(2) 化学性质：相对稳定，不能燃烧，不易被腐蚀，热稳定性强3、表示方法：原则：金属氧化物（较活泼-较不活泼 ）方法： 找组成元素 写成氧化物的形式 1 2原子个数比不变 检查有无遗漏 3 4三、硅( silicon) 单质1、存在形态：有晶体硅和无定形硅两种同素异形体2、晶体结构：正四面体形3、物理性质：灰黑色具有金属光泽的固体、熔点高、硬度大、质脆、导电性介于导体和绝缘体之间，是好的半导体材料。4、化学性质(1) 常温下的反应：资料由大小学习网收集 资料由大小学
18、习网收集 Si+2F2=SiF4 Si+4HF=SiF4+2H 2 Si+2NaOH +H2O = Na2SiO3+2H2(2) 高温下的反应 ：Si+O2 高 温 SiO2 Si+2Cl2 高 温 SiCl45、硅的制备(1) 工业上制粗硅SiO2 + 2C 高 温 Si+2CO 石英砂 焦炭 电炉中 粗硅(2) 由粗硅制纯硅 Si+2Cl2 高 温 SiCl4 SiCl4+2H2 高 温 Si+4HCl 教学过程教学步骤、内容教学方法、手段、师生活动思考SiO 2 与 CO2 在物理、化学性质方面有哪些相似性和不同之处投影回顾CO2 SiO2 物理性质 无色无味气体，熔沸点都很低，微溶于水
19、，存在于空气中灰黑色固体，熔沸点都很高，不溶于水，存在于岩石中，俗名硅石、石英、水晶，纤维、玻璃、硅藻土中都大量含有和碱性氧化物CO2+CaO=CaCO3 SiO2 +CO2高 温 CaSiO3 和碱 CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O 和酸 - SiO2+4HF=SiF4+2H 2O 化学性质和水 CO2+H2O=H2CO3 -回顾上节课我们提到，用可溶性硅酸盐 Na2SiO3 来制备 H2SiO3 。事实上，在自然界中，硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分，大多数硅酸盐是不溶于水的。自然界中存在的各种天然硅酸盐矿物约占地壳总质量的5%。资料由大
20、小学习网收集 资料由大小学习网收集 板书二、硅酸盐 (silicate)1、定义：硅酸盐是由硅、氧、金属所组成的化合物的总称。讲硅酸盐结构复杂，一般不溶于水，性质很稳定。最简单的硅酸盐是硅酸钠，下面我们主要研究一下硅酸钠的性质板书2、硅酸钠(1) 物理性质：白色固体，易溶于水，水溶液俗称水玻璃或泡花碱，是一种泡花碱投影实验P77 实验 4-2、放入蒸馏水 放入 Na2SiO3 饱和溶液现象 当水分蒸发后燃烧 当水分蒸发后不易燃烧结论 用水玻璃浸泡过的木材或织物可防火板书(2) 化学性质：相对稳定，不能燃烧，不易被腐蚀，热稳定性强讲硅酸盐的种类很多，结构复杂，为了方便记忆和计算，常用氧化物的形式
21、表示硅酸盐的组成板书3、表示方法：原则：金属氧化物（较活泼-较不活泼 ）方法： 找组成元素 写成氧化物的形式 1 2原子个数比不变 检查有无遗漏 3 4投影例、请用氧化物的形式表示下列硅酸 盐的组成：硅酸钠（Na 2SiO3） 镁橄榄石（Mg 2SiO4） 高岭土 Al2(Si2O5)(OH)4 讲硅酸盐材料具有很多优良的性能，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。请大家阅读教材 P77 上的科学视野。投影传统硅酸盐材料：(1) 陶瓷：日用器皿、建筑饰材、卫生洁具
22、(2) 玻璃：(3) 水泥：以黏土和石灰石为主要原料具有特殊功能的含硅物质：(1) 碳化硅（金刚砂）(2) 硅钢：导磁性良好，用作变压器铁芯(3) 硅橡胶资料由大小学习网收集 资料由大小学习网收集 (4) 分子筛：具有均匀微孔结构的铝硅酸盐(5) 生物陶瓷：人造骨过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。硅别看起来灰溜溜的，它自己及化合物的作用却大得很，大到高科技领域，小到我们的周围，到处都有 Si 及其化合物的踪影，当今电子工业的飞速发展，更是人们对 Si 的性质的认识息息相关，本节我们就来学习 Si 及其化
23、合物的有关知识。板书三、硅( silicon) 单质1、存在形态：有晶体硅和无定形硅两种同素异形体投影展示晶体 Si 和晶体 Si 的结构模型板书2、晶体结构：正四面体形讲晶体 Si 的结构类似于金刚石的正四面体型，因此物理性质与金刚石类似。板书3、物理性质：灰黑色具有金属光泽的固体、熔点高、硬度大、质脆、导电性介于导体和绝缘体之间，是好的半导体材料。讲因为 Si 在元素周期表中的位置仅次于金属与非金属分界线附近，因此硅有些性质与金属相似。硅的化学性质不活泼，常温下硅的化学性质很稳定，除 F2、HF 和 NaOH 外，Si 不跟其他物质起反应。板书4、化学性质(1) 常温下的反应：Si+2F2
24、=SiF4 Si+4HF=SiF4+2H 2 Si+2NaOH +H2O = Na2SiO3+2H2讲在高温下，Si 能与 O2 等非金属单质发生反应板书(2) 高温下的反应：Si+O2 高 温 SiO2 Si+2Cl2 高 温 SiCl4讲硅可用来制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还可以制成太阳能电池，可制成有良好导磁性、耐酸性的合金。半导体晶体管及芯片的出现,促进了信息技术革命。请大家阅读教材 P79-80 上的内容，了解一下硅的用途。资料由大小学习网收集 资料由大小学习网收集 投影小结信息技术的关健材料，半导体、晶体管、芯片。 1半导体性能将太阳能转换为光能的重要材料光电池 2
25、硅合金 3板书5、硅的制备(1) 工业上制粗硅SiO2 + 2C 高 温 Si+2CO 石英砂 焦炭 电炉中 粗硅(2) 由粗硅制纯硅 Si+2Cl2 高 温 SiCl4SiCl4+2H2 高 温 Si+4HCl 总结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-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是能源危机。而从书上我们了解到 Si 是具发展前景的新能源材料。同学们，随着人类对 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 及其化合物对人类作出更大的贡献，给人类带来更大的惊喜!自我评价1、下列关于硅的说法不正确的是( C )A、硅是非金属元素，它的单质是灰黑色，有金属光泽的固体B、硅的导电性能介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。C、硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应D、加热到一定温度时，硅能与氧气、氯气等非金属反应2、下列关于碳和硅的叙述中，不正确的是( AD )A、氧化物都能与氢氧化钠溶液反应B、单质在加热时都能跟氧气反应C、氧化物溶于水都生成相应的酸D、碳和硅两种元素都有同素异型体教学回顾：资料由大小学习网收集 资料由大小学习网收集
