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1、授课班级课4.1 无机非金属材料的主角硅所 需第 1 课时授课日期题（第 1 课时）学 时教学目的知识与技能1、 掌握硅、二氧化硅的存在、结构特点和性质；2、 了解硅在无机非金属材料中的生产和应用；3、 能通过互联网查阅有关资料并作归纳概述；4、 重点掌握二氧化硅的化学性质。过程与方法1、 构建“结构性质用途”的知识体系；2、 进一步掌握学习元素及其化合物的一般方法，提高自主学习能力3、 提高信息获取的能力，信息分析、信息加工和信息交流等能力；4、 把信息技术作为获取信息、探索问题、协作解决问题的认知工具。情感态度1、 体会硅在无机非金属材料中扮演的重要角色，增强将化学知识应用于与价值观生产、
2、生活和科学技术的意识，赞赏化学科学对信息技术和社会发展的贡献；2、 主动、有目的地发现信息探究知识，提高参与化学科技活动的热情；3、 通过创设一个在实际生活学习中使用信息技术解决问题的学习环境中培养学生的“信息素养”。重点硅和二氧化硅的性质。难点硅和二氧化硅的性质。教学方法自主合作探究教学手段教学过程导课问题：1、结合元素周期表回答：非金属元素种类？在周期表中的位置?2、地壳中氧和硅的含量？3、大气中氧和氮的含量？4、影响大气质量的气态氧化物主要有哪些？5、人体生理必须的食用盐是什么物质？ 学生阅读P60 前言回答以上问题。板书第四章 非金属元素及其化合物引言二氧化硅、粘土等物质在现代科技、工
3、农业生产中发挥着很大的作用，今天我与同学们一起到硅“家里”作客，探讨一下其中的“秘密”。板书 第一节无机非金属材料的主角硅设问谁知道硅在地壳中的含量？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，为 263%。投影图硅的广泛存在讲述硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中的大部分岩石、沙子和土壤，约占地壳质量 以上。各种各样的硅酸盐和水、空气和阳光构成了人类及生物生存的根基。自古至今，在无机非金属材料中，硅一直扮演者主角的角色。问题碳和硅元素结构上又和不同？推测硅单质的性质有哪些？7学生阅读74 中间自然段。回答硅位于元素周期表，与碳元素同族。原子最外层均有四个电子。硅同碳元素一样，其原
4、子即不容易失去电子又不容易得到电子，主要形成四价的化合物。导课下面我们学习硅的两种重要化合物板书一、二氧化硅和硅酸投影金刚石、晶体硅、二氧化硅的晶体模型及水晶标本。讲述硅为亲氧元素，在地球上硅主要是以熔点很高的氧化物及硅酸盐形式存在；而碳主要形成石灰岩和碳酸盐矿物，碳的氧化物二氧化碳通过光合作用进入以碳为骨架的有机世界。板书、二氧化硅（ ）讲述地球上天然二氧化硅成为硅石，约占地壳质量的，存在形态有结晶性和无定性两种。投影二氧化硅晶体模型：阅读科学视野。讲解将晶体硅结构中的每一个“硅-硅”共价键打开，并在其间夹入一个氧原子，就形成了二氧化硅的晶体。这样，每个硅原子和四个氧原子以共价键结合，形成以
5、该硅原子为中心的正四面体型结构，这种正四面体型结构向空间伸展，就形成了具有空间网状结构的原子晶体。由于每个氧原子同时和两个硅原子成键，所以二氧化硅晶体中，硅氧原子数之比为 12，SiO 只表示一种比例关系，并不表示晶体中存在 SiO 的小分子。22展示水晶与玛瑙示意图：讲述水晶石英中无色透明的晶体；具有彩色环带状或层状的称为玛瑙。二氧化硅可用来做光导纤维。投影讲述石英可用来做石英钟、石英表，耐高温的石英玻璃；水晶可以用来制造电子工业中的重要部件、光学仪器、工艺品、眼镜片等，含有有色杂质的石英，还可用于制造精密仪器轴承，耐磨器皿和装饰品等。板书（）物理性质：坚硬、难溶固体（）化学性质：投影展示S
6、iO2与 CO2化学性质的比较物 质二氧化硅(SiO )二氧化碳(CO )22与水反应与酸反应与碱反应与碱性氧化物反应与碳反应学生交流老师补充完善答案。讲解从上表可以看出，二氧化硅能与碱反应生成相应的盐和水，是一种酸性氧化物，它不能溶于水得到相应的酸硅酸。强调酸性氧化物一般不与酸发生化学反应，而二氧化硅却能与氢氟酸发生反应，这也是工业上用氢氟酸雕刻玻璃的反应原理。以上两点，属二氧化硅的特性。由此，我们可总结出二氧化硅的主要化学性质为：讲解并板书不溶于水的酸性氧化物，能与氢氟酸反应1、酸性氧化物SiO +2NaOH=Na SiO +H O2232SiO +CaO高=温=CaSiO2高3 温2、氧
7、化性：SiO +2C=Si+2CO23、特殊性：SiO 4HFSiF 2H O242思考已知玻璃中含有SiO ，而硅酸钠又是一种粘合剂，回答为什么实验室中盛放碱液的2试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？回答因为 SiO2是酸性氧化物，能和碱起反应，容易使瓶塞和瓶颈粘在一起而不能打开。过渡刚才我们提到二氧化硅不能溶于水得到相应的酸硅酸。那么，硅酸是怎样的一种酸？它怎样制得呢？下面我们就来学习这个问题。板书.硅酸(H SiO )23讲述硅酸是一种比碳酸还要弱的酸，它不溶于水，不能使指示剂变色，是一种白色粉末状的固体。硅酸易形成胶体溶液，浓度较大时，则形成硅酸凝胶，再经脱水，形成硅酸干胶， 称为“硅胶”。硅
8、胶是常用的干燥剂及催化剂的载体。投影板书（）不溶于水，酸性比碳酸弱。实验试管中加入 35mLNa SiO23饱和溶液，滴入 23 滴酚酞试液，再用胶头滴管逐滴滴入稀盐酸，边滴边振荡，至红色变浅并接近消失停止，记录现象。现象结论化学方程式讲解并板书（）Na SiO +2HCl+H O=H SiO +2NaCl23244Na SiO +CO +2H O=H SiO +Na CO23224423讲解生成的 H SiO 叫原硅酸，是一种白色胶状物质，不溶于水，在干燥的空气中易失水44变成硅酸。板书 H SiO =H SiO +H O44232投影练习1.熔融烧碱应选用的器皿是A.石英坩埚B.生铁坩埚C
9、.普通玻璃坩埚D.陶瓷坩埚答案：B2. 下列说法正确的是A.硅的化学性质不活泼，在自然界中可以以游离态存在B.二氧化碳通入水玻璃可以得到原硅酸C.二氧化硅溶于水显酸性D.二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸答案：B小结略作业P 481附板书计划：第四章非金属元素及其化合物第一节无机非金属材料的主角硅一、二氧化硅和硅酸、二氧化硅（ ）（）物理性质：坚硬、难溶固体（）化学性质：不溶于水的酸性氧化物，能与氢氟酸反应酸性氧化物SiO +2NaOH=Na SiO +H O2232高温SiO +CaO=CaSiO23高温氧化性SiO +2C=Si+2CO2特殊性SiO 4HFSiF42H2O2.硅酸(H
10、SiO )23（）不溶于水，酸性比碳酸弱。（）Na SiO +2HCl+H O=H SiO +2NaCl23244Na SiO +CO +2H O=H SiO +Na CO23224423H SiO =H SiO +H O44232设计 2引入大家曾听说过“硅谷”吧。它是美国新兴的高科技产业开发区，电子技术研究中心和计算机和半导体工业生产的重要基地。电子工业能得到蓬勃发展，硅元素在信息材料中的开发与应用起着举足轻重的作用，这就是我们将要研究的非金属材料的主角硅。板书4.1 无机非金属材料的主角硅导入硅元素及其化合物在我们的生活中有着广泛的应用，下面请同学们展示你们收集的有关资料。合作交流分合作
11、小组展示本组通过互联网查阅硅及其化合物在信息技术、材料科学等领域的应用的图片资料及实物（如绚丽多彩的水晶饰品、电子身份证、石英电子表、石英钟、沙、玻璃、瓷器等）质疑从古至今，在无机非金属材料中，硅一直扮演着主要的角色。虽然硅的化合物随处可见， 但硅的单质直到 18 世纪上半叶才由化学家制备出来，这是为什么？请画出硅和碳的原子结构示意图学生展示：硅的原子结构示意图为，与碳相似，硅原子和碳原子的最外层电子数均为 4，而初中我们知道碳的化学性质很稳定，能以多种碳的单质存在于自然界中。质疑硅元素以什么形态存在于自然界？硅元素主要存在于什么物质里？（阅读P74）学生展示硅含量虽然很多，由于硅是一种亲氧元
12、素，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为主要存在形式。因此硅是以化合态存在于自然界，硅元素主要存在于地壳的各种矿物和岩石里。多媒体展示二氧化硅在自然界中的不同存在形式（硅石、石英、水晶、砂子、玛瑙）。二氧化硅广泛存在于自然界中，与其他矿物共同构成了岩石，天然二氧化硅也叫硅石。砂子的主要成分就是二氧化硅，石英的主要成分也是二氧化硅，水晶是纯度较高的二氧化硅。质疑二氧化硅的性质如何？同样从我们熟知的何种物质能得到哪些启示？学生交流硅单质与碳单质有如此多的相似之处，那么，二氧化硅的性质也应该和二氧化碳的性质有相似之处？教师引导很好，我们用比较法来探讨二氧化硅的性质，请大家回忆我
13、们初中学过的二氧化碳的性质。学生回答二氧化碳的物理性质是常温常压下是无色无味的气体，能溶于水，密度比空气大。化学性质是：本身不燃烧，一般情况下也不支持燃烧，能与水反应生成碳酸，能与碱反应， 是酸性氧化物。教师引导大家回答得很流利。请问，有没有固体的二氧化碳？ 学生回答有！固体的二氧化碳叫干冰。教师引导干冰可以用来人工降雨，为什么？ 学生回答因为干冰有易升华的性质。教师引导那么，二氧化碳所具有的物理性质二氧化硅是否具有呢？可通过熟知的何种物质进行判断？学生探讨我们可通过平常容易接触到的沙来比较二氧化碳与二氧化硅的性质。教师引导很好，描述一下二氧化硅的物理性质吧。学生回答二氧化硅与二氧化碳的物理性
14、质差别很大，它是一种坚硬难熔的固体，不溶于水。 质疑为什么二氧化硅与二氧化碳的物理性质差别很大？多媒体展示二氧化硅的空间网状结构。让学生初步了解结构决定性质。讲解玻璃中主要成分之一是二氧化硅，（展示量筒）量筒上的刻度是如何刻出来的？ 探究学生首先想到是用小刀，但玻璃很硬，无法用小刀在玻璃上刻。讲解二氧化硅能与氢氟酸发生反应，我们利用这一反应原理用氢氟酸雕刻玻璃的，由此，我们不能用玻璃来盛装氢氟酸以及参与一切有关氢氟酸的反应。氢氟酸应保存在塑料瓶中，其有关反应在铅皿中进行。质疑（展示盛有硫酸铜溶液、氢氧化钠溶液的试剂瓶）盛有硫酸铜溶液、氢氧化钠溶液的试剂瓶有何不同？学生观察盛有硫酸铜溶液、氢氧化
15、钠溶液的瓶塞不一样，为什么盛有氢氧化钠溶液的瓶塞要用橡皮塞？2讲解SiO 能和碱起反应，生成粘稠的硅酸钠（展示硅酸钠的粘稠性），容易使瓶塞和瓶颈粘在一起而不能打开，所以盛氢氧化钠的试剂瓶用橡皮塞。（学生可能会问：但平时盛装 NaOH 溶液却仍然使用玻璃容器，只是用橡皮塞，这是为什么？ 因为尽管 NaOH 能与 SiO2 该反应并不十分迅速，而玻璃表面较光滑，接触面积很小，反应的程度较小，对玻璃瓶的腐蚀并不明显。但如果用磨口塞的话，磨口处的表面积远大于光滑表面，反应后在表面生成 Na2SiO3 是一种粘性物质，将瓶塞与瓶子紧紧粘在一起而无法打开瓶塞， 因而必须用橡皮胶塞。）质疑二氧化硅能与碱反应
16、生成盐和水，我们把这样的氧化物称为酸性氧化物，回忆我们以前学过的酸性氧化物。（写出二氧化硫、三氧化硫分别与水、氢氧化钠反应的化学方程式学生回忆、交流熟知的二氧化碳也是酸性氧化物。质疑通过回忆二氧化碳的性质再进一步完善二氧化硅的性质，列表比较二者性质的异同点。2投影展示 SiO 与CO 化学性质的比较2性质二氧化碳(CO2)二氧化硅(SiO2)与水反应CO2 + H2O = H2CO3不反应2与碱反应CO +2NaOH= Na2CO3+H OSiO+2NaOH= NaSiO+H O2CO2+NaOH = NaHCO32232与碱性氧化物反应CO2+CaO = CaCO3SiO2+CaO 高温 C
17、aSiO3与酸反应不反应SiO2+4HF = SiF4+2H2O质疑二氧化硅不溶于水，如何将二氧化硅转变成相对应的酸？学生思考、总结、交流小结阐明“强酸制弱酸”的原理,通过硅酸盐和酸可以制备硅酸。 学生分组实验 4-1观察硅酸溶胶（H SiO ）硅酸凝胶。23实验探究 硅酸是一种很弱的酸（酸性比碳酸还弱），溶解度很小。由于SiO2 不溶于水，所以硅酸是通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制得。实验 4-1在试管中加入 3-5ml 饱和 Na SiO 溶液，滴入 1-2 滴酚酞溶液，再用胶头滴管逐滴23加入稀盐酸，边加边振荡，至溶液红色变浅并接近消失时停止。静置。仔细观察变化过程及其现象。实验报告现象结
18、论化学方程式离子方程式阅读整理“硅胶”干燥剂，催化剂的载体讲解展示常用的硅胶的图片，袋装食品、瓶装药品的干燥剂硅胶。质疑展示一瓶在空气中露置久的硅酸钠溶液，倒转，这瓶硅酸钠溶液与你们桌上的硅酸钠溶液有何不同，分析、提出设想，并设计实验加以验证。学生观察、猜想、交流可能是空气中的二氧化碳所为，设计验证实验：向饱和硅酸钠溶液中用玻璃管吹气。实验结论：硅酸是一种很弱的酸，酸性比碳酸还弱。小结通过本节课的学习，我们可感受到二氧化硅、硅酸在日常生活、生产和科研等方面有着重要的用途，关于硅酸盐和硅单质的有关内容，下节课再做进一步的讨论。课堂巩固1、对于碳族元素，下列说法中正确的是（）A、 Ge 和 Si
19、的单质都是半导体材料B、 CH ，SiH ，GeH 的稳定性依次减弱444C、 H CO ，H SiO ，H GeO 的酸性依次增强 D、只能形成共价化合物，不能形成离子化合物2323232、CO 通入下列各溶液中，不可能产生沉淀的是（）2A、水玻璃B、石灰水C、饱和 Na COD、CaCl2323、下列离子方程式中，书写正确的是（）A、硅酸和氢氧化钾溶液反应：H SiO +2OH-=SiO 2-+2H O2332B、硅和浓氢氧化钠溶液反应：Si+2OH-+H O=SiO 2-+2H 232C、碳酸氢钙溶液跟稀盐酸反应：Ca(HCO ) +2H+=Ca2+2H O+CO 3 222D、饱和碳酸钠溶液中通入过量的 CO ：CO 2-+H O+CO =2HCO -232234、物质 A 是一种高熔点化合物，不溶于强酸中，但能与纯碱在熔融时反应生成化合物 B，同时放出气体 C；把气体 C 通入 B 的溶液中，得化合物 D；D 在干燥的空气中转变为化合物 E， 将 E 加热又重新得到化合物 A。A、B、C、D、E 的化学式是：ABCDE 写出各步反应的化学方程式：； 作业布置：课本 P801、2、3、4教学反思：