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通过动手实验,培养学生实事求是的科学态度。
教学重点:
二氧化硅的性质
教学难点:
硅酸盐的丰富性和多样性。
教学方法:
对比法、讨论法、讲授法
教学安排:
课时:
二氧化硅、硅酸
第二课时:
硅酸盐、单质硅
教学过程:
[导入]美国的硅谷——位于美国西海岸加利福尼亚州北部旧金山南郊,圣克拉拉县和圣胡安两城之间的一条长48公里,宽16公里的长条形地带上。
由于它集中了全世界90%以上的著名半导体公司,而半导体的基本元件是硅片,所以该地区被称为“硅谷”。
该地区客观上成为美国高新技术的摇篮,
现在硅谷已成为世界各国半导体工业聚集区的代名词。
也是高新科技的象征。
[师]既然硅这么重要,那么他是如何存在,有些什么性质呢?
[板书]§
4-1无机非金属材料的主角——硅
[师]主角,我们足以看出硅的地位。
我们看课本P46图3-1,硅在地壳中的含量居第二,仅次与氧。
硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤、约占地壳总量的90%以上。
[学生活动]看图4-1
[师]大家在元素周期表中找到硅,并且写出硅和碳的原子结构示意图。
[学生活动]
cSi
[师]它们最外层均为四个电子,既不容易得到也不容易失去,性质稳定。
但他们却是不可以忽视的:
碳--统治了有机界:
碳是构成有机物的主要元素;
硅—统治了无机矿物界:
硅是构成岩石与许多矿物的基本元素。
下面我们的学习就围绕着碳和硅的相似性进行学习。
[学生活动]回顾碳的相关知识
存在酸性氧化物弱酸
性质
[师]阅读课本P74-76页内容,从碳的性质总结硅、二氧化硅、硅酸的性质。
[资料卡片]在25℃和101Pa的条件下,由单质生成1olco2时放热393.5j;
而在同样条件下,生成1olSio2时放热910.9放热越多,其生成物通常越稳定,可见Sio2比co2更容易生成,而且更稳定。
[思考]比较碳、硅亲合氧的能力及硅在自然存在形式?
[归纳]①硅的亲氧性强于碳的亲氧性。
②因此硅元素在氧化气氛包围的地球上,硅主要以Sio2及硅酸盐形式存在。
[板书]1、二氧化硅Sio2
[师]从课本P74-75的内容,大家对二氧化硅进行树型分类?
[学生思考、书写][展示]二氧化硅的结构模型
[师]二氧化硅晶体,基本结构单元是正四面体,每个Si结合4个o,每个o结合2个Si,形成空间网状结构。
正是这种结构,决定了其具有优良的物理和化学性质。
[思考与交流]请根据Sio2的存在和应用思考:
二氧化硅具有哪些物理性质?
化学稳定性如何?
你的根据是什么?
Sio2的这些性质是由什么决定的?
[归纳、总结、板书]
①物理性质:
熔点高、硬度大
②用途:
建筑材料、饰品、工艺品
③化学性质:
稳定性好
[过渡]下面我们一起来看看Sio2的化学性质,玻璃的主要成分是二氧化硅和硅酸盐,我们通过其性质,来看Sio2的性质。
[师]我们可以用玻璃瓶来装试剂:
酸、碱、盐,这可以看出其化学性质稳定,不能够跟一般的酸发生反应,除HF外。
[板书]a、不与酸反应,氢氟酸除外
Sio2+4HF=SiF4↑+2H2o
用途:
可以在玻璃上雕刻花纹等
[师]因为HF酸可以和Sio2反应,所以HF的保存就不能使用玻璃瓶,而用塑料或橡胶瓶,我们可以用这个性质在玻璃上雕刻花纹,量器上雕刻刻度等。
[展示]装有NaoH的试剂瓶
[思考]一般的试剂瓶都使用玻璃瓶塞,而这个试剂瓶使用的是橡胶塞,为什么?
[思考、讨论]
[总结]我们开始将co2和Sio2比较,co2是酸性氧化物,Sio2也是酸性氧化物,所以其具有酸性氧化物的通性,即能与碱、碱性氧化物反应。
[板书]b、与碱性氧化物反应
c、与碱反应
Sio2+2NaoH=Na2Sio3+H2o
[师]正是因为其能与NaoH发生反应,所以其瓶塞使用的是橡胶塞。
[过渡]co2溶于水生成H2co3,Sio2我们知道它是不能溶于水的,它有没有对应的酸呢?
如何制取呢?
[思考]碳酸的制取,使用的是强酸制弱酸的方法,那么硅酸是不是也可以使用同样的方法获得呢?
[探究实验4-1]试管中取3lNa2Sio3溶液,滴入2滴酚酞,逐滴加入稀Hcl,边加边振荡,至红色变浅并接近消失时停止。
[学生活动]观察、思考
[总结、归纳、板书]2、硅酸
实验过程:
现象:
红色消失,生成白色凝胶
结论:
硅酸钠转化为硅酸
反应:
Na2Sio3+2Hcl=H2Sio3+2Nacl
[师]硅酸凝胶经干燥脱水后的到多空的硅酸干凝胶,称为“硅胶”。
硅胶多空,吸附水的能力强,常用作实验室和袋装食品、瓶装药品的干燥剂,也可以作催化剂的载体。
[课堂练习]1、下列各组物质有关性质关系的比较,正确的是
A.溶解性:
co2H2co3
c.熔点:
Sio2>
co2D.硬度:
Sio2<
co2
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、氢氧化钠溶液
[总结]本节课我们主要学习了二氧化硅的存在、用途、性质和硅酸的制取、用途。
需要重点掌握二氧化硅的性质和硅酸的制取。
板书设计:
§
二氧化硅Sio2
a、不与酸反应,氢氟酸除外
b、与碱性氧化物反应
硅酸
教学反思:
教学过程:
[复习引入]上节课我们学习了二氧化硅的性质和用途和硅酸的制取用途。
对照它们之间的转化关系,写出相应的方程式。
[学生活动]书写相关的化学方程式。
[创设情境]在农田的施肥中,如何才能使,+更大程度的吸收呢?
联系胶体的性质进行思考。
[学生活动]阅读P77,科学视野。
[师]硅酸盐岩石长期在水和大气中二氧化碳侵蚀下,风化为黏土,并且形成土壤胶体。
土壤胶体带负电,与,+等营养离子相结合,使土壤具有保肥作用。
土壤、岩石中都含有大量硅酸盐,硅酸盐在自然界中分布极广,其结构复杂,大多数不溶于水,化学性质稳定。
[展示]Na2Sio3溶液
[师]Sio2与NaoH反应生成的Na2Sio3就一种最简单的硅酸盐,其能够溶于水,水溶液俗称为水玻璃,是制备硅胶和木材防火剂的主要原料。
[实验4-2]取两个滤纸片,分别浸在水和水玻璃中,取出,放在酒精灯外焰上。
[学生活动]观察、填表。
放入蒸馏水放入Na2Sio3饱和溶液
现象
结论
[师]浸泡在Na2Sio3饱和溶液的滤纸不能燃烧,所以其可以作木材的防火剂。
[师]看图4-8应用广泛的硅酸盐产品
[学生活动]阅读课本P78-79内容,填写下表
[板书]
原料生产设备主要成分
水泥
玻璃
陶瓷
[师]以上我们介绍的是传统的无机非金属材料,现在非金属材料发展迅速,出现了许多具有特殊功能的材料。
介绍Sic、硅钢、硅橡胶、新型陶瓷等内容。
[学生活动]阅读课本P79,单质硅,完成下列问题。
[板书]硅单质的存在形式:
有__________和________两种。
物理性质:
________________________________________。
化学性质:
常温下___________。
硅的用途:
高纯硅是良好的_______材料,于制造集成电路、太阳能电池等。
[师]指导学生完成,并介绍相关内容
[课堂练习]
熔融烧碱应选用的器皿是
A.石英坩埚B.普通玻璃坩埚
c.铁制坩埚D.陶瓷坩埚
生产水泥、普通玻璃都要用到的主要原料是
A.黏土B.石灰石
c.纯碱D.石英
下列所列各物质的用途中,不正确的是
A.石英砂:
制玻璃、制单晶硅B.硅胶:
干燥剂、吸附剂、催化剂载体
c.碳化硅:
砂纸、砂轮D.硅酸:
粘合剂、耐火材料
[总结]这节课我们主要学习了硅酸盐和单质硅的相关知识。
需要重点掌握传统的无机非金属材料水泥、玻璃、陶瓷的原料,生产过程和主要成分,以及硅做半导体的特性的用途。
硅酸盐
硅单质
硅单质的存在形式: