《无机非金属材料的主角——硅》教案.doc

教 案课题：第四章 第一节无机非金属材料得主角-硅（一）授课班级课 时教学目得知识与技能1、了解硅在自然界中得含量、存在、用途、了解二氧化硅得物理性质，掌握二氧化硅得化学性质过程与方法、自主学习，培养学生自学得能力.2、活动探究，通过硅与碳、二氧化硅与二氧化碳得比较,培养学生得归纳能力、比较能力。情感态度价值观通过了解材料发展得历史与前景，使学生认识化学在材料科学中得重要地位，体会化学得创造性与实用性，激发对化学科学得兴趣。重 点二氧化硅得性质（尤其就是作为酸性氧化物得性质）难点二氧化硅得存在等TS关注得拓展性学习内容知识结构与板书设计第四章第一节 无机非金属材料得主角-硅(一）一、二氧化硅与硅酸1、二氧化硅(2)（1) 存在(2)用途(3) 物理性质:熔点高,硬度大得固体、不溶于水，纯净得iO2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 具有酸性氧化物得性质:（不溶于水且不与水反应)与强碱反应：SiO+2NaH=Na2SiO+2O 与碱性氧化物反应：SiO2+CaCaSiO 与H得反应:SiO2+4H=iF+H2O 、硅酸（2iO）硅酸就是一种弱酸,它不溶于水,不能使指示剂变色，就是一种白色粉末状得固体。Na2SiO3+2Hl=2Nal+O3 Na2SiO3+H2=NSO4+HiO3 NaSO3+O2+2O=aO3+H2iO3 H2SO3 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得地球,它坚硬得地壳就是由什么构成得? 岩石，构成岩石得主要成分就是硅酸盐及硅得氧化物。问一提到硅,同学们又能想到什么呢？硅谷:美国新兴得高技术产业开发区，电子技术研究中心，计算机生产得重要基地，位于加利福尼亚州圣弗朗西斯科南端、半导体：单晶硅就是半导体器材得核心材料,硅半导体就是集成电路得主要材料,估计在世纪,硅仍然会占半导体材料得9%以上、沙子、石英、水晶：主要成分就是硅得氧化物光导纤维：从石英玻璃熔融体中，拉出直径为100微米得细丝、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得角色.今天，就让我们一同来研究一下硅得氧化物-二氧化硅及硅酸与硅酸盐得性质 。板书第四章 第一节无机非金属材料得主角-硅（一）讲硅在地壳中含量丰富,仅次于氧,排在第二位,约占26、。投影元素周期表讲位于周期表中得第四长列上得就是碳族,这一族可谓就是豪门望族.其中具有代表性得就是其中得两位兄长。碳,形成了无数种构成人类与其它地球生物等得有机物，“统治了有机界”。其构成得煤、石油等有机化产品与材料就是现代化得基石.而它得弟弟-硅，地壳质量得约90,构成了地壳大部分岩石、沙子与土壤, “统治了地壳”，而当今硅酸盐工业得陶瓷、玻璃、水泥等使人类生活日新月异。思考与交流画出C、Si得原子结构简图，并由此分析:硅得化学性质活不活泼，为什么？硅得化合价主要就是多少?讲i原子最外层有四个电子，既不易失电子，也不易得电子，所以，硅得化学性质不活泼。主要形成四价得化合物。硅就是一种亲氧元素，在自然界它总就是与氧相互化合.所以在氧化气氛包围得地球上，硅主要以熔点很高得氧化物及硅酸盐得形式存在。思考常温下，单质碳、硅得化学性质都不活泼，为什么碳在自然界中有稳定得单质(金刚石）存在,而硅却没有，说明了什么？单质硅得化学性质虽然稳定，但硅就是一种亲氧元素,硅原子与氧原子得结合非常牢固，形成得二氧化硅或硅酸盐中得硅氧化学键非常牢固，硅氧键一旦形成就很难被破坏，所以，自然界中硅都就是以二氧化硅或硅酸盐得形式存在，没有游离态得硅。过下面我们首先来研究一下二氧化硅得性质与用途。板书一、二氧化硅与硅酸1、二氧化硅(Si )(1） 存在讲SiO就是硅得重要化合物。地球上存在得天然二氧化硅约占地壳质量得12%，其存在形态有结晶形与无定形两大类，通称硅石.投影并展示水晶、玛瑙、石英坩埚、一段光缆讲水晶就是自然界中六方柱状得透明晶体,玛瑙得成分也就是SiO2,它们除了一些常见得可作饰物等用途外，Si2 在工业上用途也非学广泛，例如，以石英为材料而制成得纤维在电信行业得应用等。板书（）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、水晶制光学仪器与工艺品、玛瑙制精密轴承与装饰品讲结合已有得关于水晶、沙子主要成分也就是SiO 得知识,思考一下，SO2得物理性质有哪些，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，硬度大得固体、不溶于水，纯净得SiO2 晶体无色透明思考为什么iO与C2得性质上有着这么大得差别呢?讲主要取决于结构得不同。2就是与O通过化学键所连接得分子结构，而Si2就是SO四面体结构投影硅氧四面体结构讲S4四面体：每个Si原子周围结合个O原子，Si在中心,在四个顶角、 同时每1个O原子周围结合个原子相结合。二氧化硅中氧原子与硅原子个数比为2：1,通常用SiO2来表示二氧化硅得组成、板书(4) 结构:空间网状结构讲我们说，结构决定性质，SiO 得网状结构不仅决定了其物理性质得特殊性,还决定了其化学性质得稳定性。板书(5）化学性质:稳定,不活泼 具有酸性氧化物得性质:(不溶于水且不与水反应)与强碱反应：iO2+2NaO=N2SiO3+HO与碱性氧化物反应：SiO2+CaOCai3讲Si除了具有酸性氧化物得通用性之外,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，这也就是工业上雕刻玻璃得反应原理板书 与HF得反应:SiO+F=SiF4 2H2O 讲除此之外,SiO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：SO2+2Ci +2CO (工业上制粗硅) 与某些盐反应:N2CO+i2a2SO3C2CaCO3+SiOCaSi3+CO2 (工业上制玻璃得主要反应）思考与交流1、实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？H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溶液得试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？NaOH溶液能与玻璃中得SO2 反应生成Na2SiO ，使瓶塞部分粘结而无法打开。因此盛装NOH溶液得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H得到相应得酸，但它对应得酸叫硅酸，那么硅酸就是一种怎样制得得酸呢？板书、硅酸(H2Si）讲H2iO3就是一种比HO3还要弱得酸，它不溶于水,不能使指示剂褪色,就是一种白色粉末状得固体.板书硅酸就是一种弱酸，它不溶于水,不能使指示剂变色,就是一种白色粉末状得固体。 问iO2 不溶于水且不与水反应，那么要如何制备硅酸呢？结合初中制备CO2得方法来设想一下？讲初中制备CO2就是利用碳酸盐与强酸反应，就是强酸制弱酸得原理。H2iO3也就是一种很弱得酸，我们就是否也可以用硅酸盐来制备呢?投影实验P6 实验4-实验41：向饱与a2SiO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Na2Si3+2HC=2NCH2SiO NaiO3+H2SO=Na2SO4+2SiO3讲所生成得硅酸逐渐聚合而形成胶体硅酸溶胶,硅酸浓度较大时,则形成软而透明得、胶冻状得硅酸凝胶。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,常用做实验室与袋装食品、瓶装药品等得干燥剂，也可以用作催化剂得载体。讲如果对硅酸加热,其可以分解生成2板书H2SiO3H2O +Si2 活动与探究硅酸就是一种比碳酸还要弱得酸，请利用中学实验室常见得仪器及药品,设计一个简单实验,证明硅酸得酸性比碳酸弱,并完成一份实验报告。分析利用CO2 溶于水产生HCO3 ,而2O3得酸性比H2SiO3 得酸性强，可以将CO通入到Na2SO3得溶液中.板书aSiO3+CO2+H2=Na2CO3+H2Si3 总结本节课我们学习了一种重要得非金属元素硅得化合物Si与HSO，了解了Si2得重要性质及用途。知道了晶莹透明得水晶、五彩斑斓得玛瑙与普通沙子得化学成分并没有什么两样。知道了iO2在当前信息时代、IT产业中得重要作用.化学知识可以帮助我们认识,了解世界，我们也可以用学过得知识进行发明、创造，造福人类。自我评价1、制造光导纤维得主要原料就是（ ) 、晶体硅 B、二氧化硅 C、石墨 、硅酸钠、下列说法正确得就是（ )A.SiO2溶于水显酸性B。CO通入水玻璃（硅酸钠得水溶液)可得硅酸.SO2就是酸性氧化物，它不溶于任何酸DiO2晶体中不存在单个O2分子3、下列物质中，不能用玻璃瓶来盛装得就是（ )、烧碱溶液 B、浓硫酸 C、氢氟酸 、碳酸钠溶液4、要除去SO2 中得Ca杂质，最适宜得试剂就是（ )A、纯碱溶液 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6、C2 通入下列各溶液中，不可能产生沉淀得就是 （ ) 石灰水 饱与碳酸钠溶液C 硅酸钠溶液 D氯化钙溶液 若最终产生沉淀得就是（ BC )配以多媒体图片从感性上让学生接触要学习得内容，激起学生学习得兴趣。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iO空间立体结构。通过视频呈现,使学生对SiO2得结构得理解更深刻。提高学生信息处理能力,提高学生科学精神DD教学回顾：教 案课题：第四章 第一节无机非金属材料得主角-硅(二)授课班级课 时教学目得知识与技能1、了解硅酸盐、硅得主要性质2、认识硅酸盐、硅等在生产、信息技术、材料科学等领域得应用过程与方法通过硅与碳得比较学习,引导学生学会运用对比得方法来认识物质。情感态度价值观通过对硅酸盐材料及硅得用途学习,使学生了解新型无机非金属材料，培养学生热爱科学得情感。重 点硅、硅酸盐得丰富性与多样性难 点通过学习，掌握研究非金属元素单质及化合物得一般方法知识结构与板书设计二、硅酸盐 （silcte）1、定义:硅酸盐就是由硅、氧、金属所组成得化合物得总称。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,就是一种泡花碱(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 写成氧化物得形式 原子个数比不变 检查有无遗漏三、硅（ siicon) 单质1、存在形态：有晶体硅与无定形硅两种同素异形体2、晶体结构：正四面体形、物理性质：灰黑色具有金属光泽得固体、熔点高、硬度大、质脆、导电性介于导体与绝缘体之间,就是好得半导体材料。4、化学性质（1) 常温下得反应：Si+2F2=SiF4 Si+HF=SF+2H2 +2NaOH +H2O = NSiO3+2H2（2）高温下得反应：Si+O2SiO Si+2Cl2SiCl4、硅得制备（）工业上制粗硅 iO 2C S+CO 石英砂 焦炭 电炉中 粗硅（2） 由粗硅制纯硅 Si+2Cl2 l4 Sl22Si+HCl 教学过程教学步骤、内容教学方法、手段、师生活动思考O与O2在物理、化学性质方面有哪些相似性与不同之处投影回顾CO2 SiO2 物理性质无色无味气体,熔沸点都很低,微溶于水,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化学性质与碱性氧化物CO2+CaO=CaCO3 SiO2 +CO2 CaSiO3 与碱CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O 与酸-SiO2+4HF=SiF4+2H2O 与水CO2+H2O=H2CO3 -回顾上节课我们提到，用可溶性硅酸盐N2SiO3来制备H2i3 。事实上，在自然界中,硅酸盐就是构成地壳岩石得主要成分,大多数硅酸盐就是不溶于水得。自然界中存在得各种天然硅酸盐矿物约占地壳总质量得5。板书二、硅酸盐 (silict)1、定义：硅酸盐就是由硅、氧、金属所组成得化合物得总称.讲硅酸盐结构复杂，一般不溶于水,性质很稳定。最简单得硅酸盐就是硅酸钠,下面我们主要研究一下硅酸钠得性质板书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，就是一种泡花碱投影实验P77 实验4-2、放入蒸馏水放入Na2SiO3饱与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得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得种类很多，结构复杂,为了方便记忆与计算，常用氧化物得形式表示硅酸盐得组成板书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 写成氧化物得形式 原子个数比不变 检查有无遗漏投影例、请用氧化物得形式表示下列硅酸盐得组成：硅酸钠（2SiO3) - 镁橄榄石(M2Si) -高岭土 l（S2O5）（H)4-讲硅酸盐材料具有很多优良得性能,为我们得生活、为人类得科技进步作出了很大得贡献.受传统陶瓷某些特殊性能得启发，科技工作者在此基础上进行了一次又一次得创新，又研制出了许多种组成不同、性能更特殊得新型陶瓷。请大家阅读教材P77上得科学视野.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:以黏土与石灰石为主要原料具有特殊功能得含硅物质：(1） 碳化硅（金刚砂）（2） 硅钢：导磁性良好,用作变压器铁芯（） 硅橡胶（4） 分子筛：具有均匀微孔结构得铝硅酸盐(5）生物陶瓷：人造骨过虽然硅得化合物很多,随处可见，而且从远古时期人类就已经学会加工与使用陶瓷,但就是硅得单质却到很晚-18世纪上半叶才制备出来。硅别瞧起来灰溜溜得，它自己及化合物得作用却大得很，大到高科技领域，小到我们得周围，到处都有Si及其化合物得踪影,当今电子工业得飞速发展，更就是人们对i得性质得认识息息相关,本节我们就来学习Si及其化合物得有关知识。板书三、硅( iicon） 单质1、存在形态：有晶体硅与无定形硅两种同素异形体投影展示晶体与晶体Si得结构模型板书2、晶体结构：正四面体形讲晶体得结构类似于金刚石得正四面体型,因此物理性质与金刚石类似。板书、物理性质：灰黑色具有金属光泽得固体、熔点高、硬度大、质脆、导电性介于导体与绝缘体之间,就是好得半导体材料.讲因为Si在元素周期表中得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。硅得化学性质不活泼，常温下硅得化学性质很稳定,除F、HF与NaOH外,S不跟其她物质起反应。板书4、化学性质(1）常温下得反应：Si+22=Si4 Si4F=iF4+ S+2NaOH+HO = NSi3+22讲在高温下,S能与O2等非金属单质发生反应板书(2） 高温下得反应:S+O2SiO2 i+2Cl2SC4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、耐酸性得合金。半导体晶体管及芯片得出现，促进了信息技术革命.请大家阅读教材P7上得内容,了解一下硅得用途。投影小结 信息技术得关健材料,-半导体、晶体管、芯片。半导体性能将太阳能转换为光能得重要材料光电池 硅合金板书5、硅得制备（1） 工业上制粗硅 SiO 2C Si+2CO 石英砂 焦炭 电炉中 粗硅(2) 由粗硅制纯硅 Si+C2 SCl SCl4+2HS4Hl 总结本节课我们学习了硅酸盐得重要用途及性质，了解了硅酸钠得特性-耐火.知道了Si单质得重要用途。从结构上、从周期表得位置，进一步理解了Si得性质。21世纪人类所面临得重大问题之一就是能源危机。而从书上我们了解到S就是具发展前景得新能源材料。同学们，随着人类对S及其化合物得认识越来越深刻，随着科学技术得不断发展，我们有理由相信S及其化合物对人类作出更大得贡献,给人类带来更大得惊喜!自我评价1、下列关于硅得说法不正确得就是（ C ） 、硅就是非金属元素，它得单质就是灰黑色，有金属光泽得固体 B、硅得导电性能介于导体与绝缘体之间，就是良好得半导体材料。 C、硅得化学性质不活泼,常温下不与任何物质反应、加热到一定温度时，硅能与氧气、氯气等非金属反应2、下列关于碳与硅得叙述中，不正确得就是( 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得酸 D、碳与硅两种元素都有同素异型体教学回顾：