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1、第四章第一节无机非金属材料的主角硅课题：第四章 第一节 无机非金属材料的主角-硅(一)授课班级课 时教学目的知识与技能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。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书设计第四章 第一节 无机非
2、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(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)与强碱反应 ：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O 与碱性氧化物反应：SiO2+CaOCaSiO3 与HF的反应：SiO2+4HF=SiF4 +2H2O 2、硅酸(H2SiO3)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+H2SiO3 Na2SiO3+H
3、2SO4=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
4、,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，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
5、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
6、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(SiO2 )(1) 存在讲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。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，SiO2 在工业上用途也非学广泛，例如，以石英
7、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、石英玻璃制化学仪器、石英表、石英钟、水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，SiO2的物理性质有哪些，注意与CO2进行比较研究SiO4四面体结构板书(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。CO2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SiO4四面体
8、：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(4) 结构：空间网状结构讲我们说，结构决定性质，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。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)与强碱反应 ：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O 与碱性氧化物反应：SiO2+CaOCaSiO3 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Si
9、O2却能与HF反应，这也是工业上雕刻玻璃的反应原理板书 与HF的反应：SiO2+4HF=SiF4 +2H2O 讲除此之外，SiO2在制水泥、玻璃、纯硅时，还有一些特殊反应投影小结 弱氧化性：SiO2+2CSi +2CO (工业上制粗硅) 与某些盐反应：Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2 CaCO3+SiO2CaSiO3+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塞而不用玻璃塞？NaOH溶液能与玻璃中的SiO2 反应生成Na2SiO3 ，使
10、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(H2SiO3)讲H2SiO3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SiO2 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CO2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
11、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？板书Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3 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“
12、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H2SiO3 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H2SiO3 的酸性强，可以将CO2通入到Na2SiO3的溶液中。板书Na2SiO3+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。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。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。提高学生信息处理能力，提高学生科学精神