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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载教 案课题：第四章 第一节 授课班级无机非金属材料的主角-硅一 课 时学问 1、明白硅在自然界中的含量、存在、用途教 与 2、明白二氧化硅的物理性质,把握二氧化硅的化学性质技能学过程1、自主学习,培育同学自学的才能；目与2、活动探究,通过硅与碳、二氧化硅与二氧化碳的比较,培育同学的归纳方法才能、比较才能；的情感通过明白材料进展的历史与前景,使同学熟悉化学在材料科学中的重要态度位置,体会化学的制造性和有用性,激发对化学科学的爱好；价值观重 点第四章二氧化硅的性质特别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
2、性学习内容第一节 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 SiO2 1 存在2 用途知3 物理性质：熔点高,硬度大的固体、不溶于水,纯洁的SiO2 晶体识无色透亮结4 结构：空间网状结构构5 化学性质：稳固,不活泼与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=Na 2SiO3+H2O 板书与碱性氧化物反应： SiO2+CaO高温CaSiO3设2与 HF 的反应： SiO2+4HF=SiF 4 +2H2O 计2、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；Na2SiO3+2HCl=2NaCl+
3、H 2SiO3 Na2SiO 3+H 2SO4=Na2SO4+H 2SiO3 Na2SiO3+CO 2+H 2O=Na 2CO 3+H 2SiO3 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - H 2SiO3学习必备欢迎下载H 2O +SiO2教学过程教学步骤、内容引入 我们生成的地球,它坚硬的地壳是由什么构成的？教学方法、手 段、师生活动 配以多媒体图片岩石,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 ,电子技术讨论中心 ,运算机生产的 从感性上让同学重要基地
4、 ,位于加利福尼亚州圣弗朗西斯科南端 . 接触要学习的内半导体： 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 容,激起同学学习料,估量在 21 世纪 ,硅仍旧会占半导体材料的 95%以上 . 的爱好；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,硅始终都在扮演着主要的角色；今日,就让我们一同来讨论一下硅的氧化物 硅酸盐的性质；- 二氧化硅及硅酸和板书第四章 第一节 无机
5、非金属材料的主角 - 硅一讲 硅在地壳中含量丰富,仅次于氧,排在其次位,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,形成了很多种构成人类和其“统治了有机界” ；其构成的煤、石油等有机化 它地球生物等的有机物,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；摸索与沟通画出 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
6、外层有四个电子,既不易失电子 ,也不易得电子 ,所以 ,硅的名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载化学性质不活泼；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；摸索 常温下,单质碳、硅的化学性质都不活泼,为什么碳在自然界 中有稳固的单质（金刚石）存在,而硅却没有,说明白什么？单质硅的化学性质虽然稳固,但硅是一种亲氧元素,硅原子和氧 原子的结合特别坚固,形成的二氧化硅或硅酸盐中的硅氧化学键特别牢 固,硅氧
7、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 下面我们第一来讨论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 1 存在地球上存在的自然二氧化硅约占地壳质联系生活,激发求讲 SiO2 是硅的重要化合物；知欲；量的 12,其存在形状有结晶形和无定形两大类,通称硅石；投影 并展现水晶、玛瑙、石英坩埚、一段光缆图片出现,直观、深刻,加深熟悉；讲 水晶是自然界中六方柱状的透亮晶体,玛瑙的成分也是 SiO 2,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；
8、板书 2 用途结晶形：玛瑙、石英、水晶硅石无定形：硅藻土 抽象思维,初步建立 SiO2 空间立体投影小结、制光导纤维 、石英玻璃制化学仪器 、石英表、石英钟结构；通过视频呈 现,使同学对 SiO2 的结构的懂得更深刻；、水晶制光学仪器和工艺品、玛瑙制精密轴承和装饰品名师归纳总结 讲 结合已有的关于水晶、沙子主要成分也是SiO2 的学问,摸索一第 3 页,共 12 页下, SiO2 的物理性质有哪些,留意与CO 2 进行比较讨论- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载板书 3 物理性质：熔点高,硬度大的固体、不溶于水,纯洁的 SiO2 晶体无
9、色透亮摸索 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 四周体结构投影 硅氧四周体结构1 个 Si 原子四周结合SiO 讲 SiO 4四周体：每4 个 O 原子, Si 在中心 ,O在四个顶角 . 同时每 1 个 O 原子四周结合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 4 结构：空间网状结构讲 我们说, 结构打算性质, SiO2 的网状结构不仅打算了其物理性质的特别性,仍打算了其化学性质的稳固性；板书 5
10、 化学性质：稳固,不活泼提高同学信息处 理才能,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=Na 2SiO3+H2O 与碱性氧化物反应： SiO2+CaO高温CaSiO3讲 SiO2 除了具有酸性氧化物的通用性之外,仍具有特性；比如酸性氧化物一般不与酸反应,而 璃的反应原理SiO2 却能与 HF 反应,这也是工业上雕刻玻板书2 与 HF 的反应： SiO2+4HF=SiF 4 +2H 2O 讲 除此之外, SiO2 在制水泥、玻璃、纯硅时,仍有一些特别反应投影小结名师归纳总结 3弱氧化性： SiO2+2C高温Si +2CO 工业上制粗硅 第 4 页,共 12
11、 页4与某些盐反应：Na2CO 3+SiO 2高温Na2SiO3+CO 2- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - CaCO3+SiO 2高温CaSiO3+CO 2 学习必备欢迎下载 工业上制玻璃的主要反应摸索与沟通1、试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、试验室盛装 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 Na 2SiO3 ,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SiO 2
12、不能溶于H 2O 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 H2SiO3 是一种比 H 2CO 3 仍要弱的酸, 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；提高同学科学精 神问 SiO2 不溶于水且不和水反应,制备 CO2 的方法来设想一下？那么要如何制备硅酸呢？结合中学讲 中学制备 CO2 是利用碳酸盐与强酸反应,是强酸制弱酸的原理；H2SiO 3也是一种很弱的酸,我们是否也可以用硅酸盐来制备呢？投影试验 P76 试验 4-1 试验 4-1：向饱和
13、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,再滴入盐酸红色消逝,并有透亮 胶状物质生成结论Na2SiO3 溶液呈碱性, 与酸反应生成了H 2SiO 3 且 H 2SiO3难溶于水化学方程 Na2SiO3+2HCl=H 2SiO3 +2NaCl 式问 如改向 Na 2SiO3 溶液中滴加 H2SO4 会有什么现象呢？板书 Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H 2SiO3 Na2SiO3+H 2SO4=Na 2SO4+H 2SiO3 硅酸浓度较大时,讲所生成的硅酸逐步聚合而形成胶体硅酸溶胶,就形成软而透亮的、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
14、“ 硅胶 ” ；硅胶多孔,吸附水分才能强,常用做试验室和袋 装食品、瓶装药品等的干燥剂,也可以用作催化剂的载体；名师归纳总结 讲 假如对硅酸加热,其可以分解生成SiO 2第 5 页,共 12 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 板书 H 2SiO3学习必备欢迎下载H 2O +SiO 2活动与探究硅酸是一种比碳酸仍要弱的酸,请利用中学试验室常见的仪器及药品,设计一个简洁试验,证明硅酸的酸性比碳酸弱,并完成一份试验报告；分析 利用 CO2 溶于水产生H 2CO 3 ,而 H2CO3的酸性比 H2SiO3 的酸性强,可以将 CO2 通入到 Na2SiO 3
15、的溶液中；板书 Na2SiO3+CO 2+H 2O=Na 2CO 3+H 2SiO3 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H2SiO 3,明白了 SiO2的重要性质及用途；知道了晶莹透亮的水晶、五彩斑斓的玛瑙与一般沙子的化学成分并没有什么两样；知道了 SiO 2 在当前信息时代、 IT 产业中的重要作用；化学学问可以帮忙我们熟悉,明白世界,我们也可以用学过的学问进行创造、制造,造福人类；自我评判C.石墨）B 1、制造光导纤维的主要原料是（A. 晶体硅B.二氧化硅D.硅酸钠BD 2、以下说法正确选项（）A SiO 2溶于水显酸性BCO2通入水玻璃 硅酸钠的水溶液）可
16、得硅酸CSiO2是酸性氧化物,它不溶于任何酸C B C D DSiO 2晶体中不存在单个SiO2 分子3、以下物质中 ,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 SiO 2 中的 CaO 杂质,最相宜的试剂是（）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以下哪种坩埚（）A. 石英坩埚B. 一般玻璃坩埚C.铁坩埚D.陶瓷坩埚6、CO 2 通入以下各溶液中,不行能产生沉淀的是 A 石灰水B 饱和碳酸钠溶液C 硅酸钠溶液D 氯化钙溶液如最终产生沉淀的是 BC 教学回忆 ：名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 12
17、页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载教 案课题：第四章 第一节 授课班级无机非金属材料的主角 - 硅二 课 时学问1、明白硅酸盐、硅的主要性质教 与2、熟悉硅酸盐、硅等在生产、信息技术、材料科学等领域的应用技能学 过程与 通过硅与碳的比较学习,引导同学学会运用对比的方法来熟悉物质；目 方法情感通过对硅酸盐材料及硅的用途学习,使同学明白新型无机非金属材料,的 态度培育同学喜爱科学的情感；价值观重 点 硅、硅酸盐的丰富性和多样性难 点 通过学习,把握讨论非金属元素单质及化合物的一般方法二、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
18、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,是知 识 结 构 与 板 书 设 计一种泡花碱 2 化学性质：相对稳固,不能燃烧,不易被腐蚀,热稳固性强 3、表示方法：原就：金属氧化物（较活泼-较不活泼）方法：1找组成元素2写成氧化物的形式3原子个数比不变4检查有无遗漏三、硅 silicon 单质 1、存在形状：有晶体硅和无定形硅两种同素异形体 2、晶体结构：正四周体形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：名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 12 页
19、精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载Si+2F2=SiF4 Si+4HF=SiF4 +2H 2 Si+2NaOH +H 2O = Na 2SiO3+2H22 高温下的反应：Si+O2高温SiO2Si+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SiCl4SiCl 4+2H2高温Si+4HCl 教学过程 教学方法、教学步骤、内容 手段、师生 活动摸索 SiO2 与 CO2 在物理、化学性质方面有哪些相像性和不同之处投影回忆物理性质CO 2SiO 2无色无味气体,熔沸
20、点都很灰黑色固体,熔沸点都很高,低,微溶于水,存在于空气不溶于水,存在于岩石中,中俗名硅石、石英、水晶,纤维、玻璃、硅藻土中都大量含有化和碱CO 2+CaO=CaCO 3SiO 2 +CO 2高温CaSiO3学性氧性化物CO 2+2NaOH=Na 2CO 3+H 2O SiO 2+2NaOH=Na 2SiO 3+H2O 质和碱和酸- SiO 2+4HF=SiF 4 +2H 2O 和水CO 2+H2O=H 2CO3- 回忆 上节课我们提到,用可溶性硅酸盐Na 2SiO3 来制备 H 2SiO 3 ；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
21、自然硅酸盐矿物约占地壳总质量的 5%；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；名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载讲 硅酸盐结构复杂,一般不溶于水,性质很稳固；最简洁的硅酸盐是 硅酸钠,下面我们主要讨论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,是一种泡花碱投影试验 P77 试验 4-2、现象放入蒸馏水放入 Na 2SiO3饱和溶液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
22、火板书 2 化学性质：相对稳固,不能燃烧,不易被腐蚀,热稳固性强讲 硅酸盐的种类很多,结构复杂,为了便利记忆和运算,常用氧化物 的形式表示硅酸盐的组成板书 3、表示方法：原就：金属氧化物（较活泼-较不活泼）方法：1 找组成元素2 写成氧化物的形式3 原子个数比不变4 检查有无遗漏投影例、请用氧化物的形式表示以下硅酸盐的组成：硅酸钠（ Na2SiO 3）镁橄榄石（ Mg 2SiO4） 高岭土 Al 2Si 2O5OH 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 步作出了很大的奉献；受传统陶瓷某些特别性能的启示,科技工作者在此 基础上进行了一次又一次的创新,又研制出了很多种
23、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 2 玻璃：3 水泥：以黏土和石灰石为主要原料 具有特别功能的含硅物质：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 4 分子筛：具有匀称微孔结构的铝硅酸盐 5 生物陶瓷：人造骨名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载过 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
24、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,小到我们的四周,处处都有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 的性质的熟悉息息相关,本节我们就来学习Si 及其化合物的有关学问；板书三、硅 silicon 单质 1、存在形状：有晶体硅和无定形硅两种同素异形体投影 展现晶体 Si 和晶体 Si 的结构模型板书 2、晶体结构：正四周体形讲 晶体 Si 的结构类似于金刚石的正四周体型,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 由于 Si 在元素周期表中的位置仅次
25、于金属与非金属分界线邻近,因 此硅有些性质与金属相像；硅的化学性质不活泼,常温下硅的化学性质很 稳固,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=SiF4 Si+4HF=SiF 4 +2H 2 Si+2NaOH +H 2O = Na 2SiO3+2H 2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 SiCl4Si+2Cl2高温讲 硅可用来制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件,仍可以 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显现 ,促进
26、了信息技术革命；请大家阅读教材P79-80 上的内容, 明白一下硅的用途；投影小结名师归纳总结 1信息技术的关健材料, 半导体、晶体管、芯片；第 10 页,共 12 页2半导体性能 将太阳能转换为光能的重要材料 光电池3硅合金- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载板书 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+2H 2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,明白了硅酸钠的特性- 耐火；知道了 Si 单质的重要用途
27、；从结构上、从周期表的位置,进 一步懂得了 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 从书上我们明白到 Si 是具进展前景的新能源材料；同学们,随着人类对 Si 及其化合物的熟悉越来越深刻,随着科学技术的不断进展,我们有理由相信 Si 及其化合物对人类作出更大的奉献,给人类带来更大的惊喜 . 自我评判1、以下关于硅的说法不正确选项 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、加热到肯定温度时,硅能与氧气、氯气等非金属反应2、以下关于碳和硅的表达中,不正确选项 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忆：名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 学习必备欢迎下载第 12 页,共 12 页- - - - - - -