硅和硅酸盐工业课时教案.docx

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硅和硅酸盐工业课时教案

硅和硅酸盐工业

碳族元素（第一课时）

教学目标：

知识目标：

1．了解碳族元素的性质及其递变规律；

2．了解运用元素周期律知识学习同族元素性质及其递变规律的方法，并运用这些知识学习碳族元素及其化合物的知识。

能力目标：

培养学生的思考、判断能力。

教学重点：

碳族元素性质递变规律。

教学过程：

[引入]有人提出：

现代化学是以碳和硅为首的化学，你知道哪些与碳、硅及其化合物有关的知识？

出示：

陶瓷、兵马俑样品；

多媒体展示：

有关建筑物、厨房设备、集成电路、敏感材料、超导材料等照片。

[讲述]陶瓷是我中华民族一项最伟大的创造，具有悠久而辉煌的历史；秦兵马俑的制造展示了当时的制陶规模和高超的动手术与艺术水平；硅在现代电子、航天航空等方面起着十分重要的作用。

在这一章里，我们将介绍一些与硅有关的知识。

请一位同学指出硅在元素周期表中的位置，第IVA族包括哪些元素？

[板书]第一节碳族元素

一、碳族元素

请一位同学写出碳族元素的元素符号

[板书]1．元素碳、硅、锗、锡、铅

请一同学指出它们原子结构的异同点

相同点：

最外层电子数都是4，常见的化合价为＋2、＋4

[板书]2．原子结构：

　　　碳、硅、锗、锡的＋4稳定，而铅＋2稳定。

氢化物的通式为RH4。

最高价的氧化物的水化物的通式为H2RO3和R（OH）4

不同点：

电子层数依次增加，原子半径依次增大

[设问]根据元素周期律的知识分析：

碳族元素从碳到铅元素的性质是怎样递变的？

[板书]3．元素性质CSiGeSnPb

金属性增强，非金属性减弱

4．化合物的性质：

请同学到黑板上写出它们氢化物的化学式：

[板书]CH4SiH4GeH4SnH4

稳定性减弱

碳常见氧化物有几种呢？

主要化合价有几种？

[板书]H2CO3H4SiO4Ge（OH）4、Sn（OH）4、Pb（OH）4

酸性减弱碱性增强（多为两性）

请同学们听一段录音，出示锡和铅的样品，展示表7-1。

由学生归纳出它们的物理性质。

录音材料如下：

①我是碳族首领——碳。

我是地球上化合物最多的元素，大气中有CO2、矿物界有各种碳酸盐、金刚石、石墨和煤，还有石油和天然气等碳氢化合物；动植物中的脂肪、蛋白质、淀粉和纤维素等也都是我的化合物，我有两个兄弟——同素异形体金刚石和石墨，它们的熔沸高，金刚石是无色固体，硬度很大、石墨是灰黑色固体、但硬度很小。

②作为碳族的第二位主人——硅，我是构成地球上矿物界的主要元素，在自然界中，我从不独自一人，总是和其他元素朋友在一起，我面色灰黑，有金属光泽，是硬而脆的固体，我和金刚石哥哥很象，熔沸点高、硬度大、由于我的导电性介于导体和绝缘体之间、是良好的半导体材料，可以用来制造集成电路、晶体管等，用途可广呢！

③我叫锗，是碳族的第三位主人，有银灰色的面膛，我是典型的金属元素，我的化合物被应用的还不多，重要的是晶态锗，那样的我有金刚石般的结构，是重要的半导体材料。

④我是碳族的第四位主人——锡，我是金属元素，脸色银白。

我有三种同素导形体，最常见的是银白色硬度居中的白锡，它在低于286K时转变为粉末状的灰锡，高于434K时，转变为脆锡，我可以用于制合金。

如青铜为我和铜的合金、我还可以制成日用器件、工具和武器及錫箔，金属镀层。

⑤我是碳族的最后一位主人——铅，我是一种重而软的金属，常温下为蓝色的固体，我的用处也很大。

从金属到化合物我都有广泛用途。

比如，我可以制铅电缆、化工方面的耐酸设备以及X射线，原子能工业用的防护材料等。

[板书]5．单质的物理性质

讨论

为什么金刚石的熔点比晶体硅的熔点要高？

[讲述]碳的单质除了金刚石、石墨外还有C60、C70等。

介绍课本中的选学内容。

反馈练习：

1．下列元素在自然界没有游离态存在的是（）

A．碳B．硫C．硅D．氮

2．下列气态氢化物中，稳定性最差的是（）

A．CH4B．SiH4C．H2SD．PH4

3．下列说法中，正确的是（）

A．碳是非金属元素，所以碳单质都是绝缘体

B．硅的导电性介于金属和绝缘体之间

C．锗的非金属性比金属性强

D．锗不存在气态氢化物

4．在元素周期表中，下列有关碳族元素的递变规律正确的是（）

A．自上而下元素的金属性逐渐增强B．自上而下元素的非金属性逐渐增强

C．自上而下元素单质颜色逐渐变浅D．自上而下元素单质溶、沸点逐渐升高

5．最近科学家制得一种新的分子，它具有空心的类似足球状结构，化学式为C60.下列说法中，

正确的是（）

A．C60是一种新型的化合物B．C60和石墨都是碳的同素异形体

C．C60中含有离子键D．C60的式量为720

6．在没有现成CO2气体发生器的情况下，请你选用如图中部分仪器装配成一个简易的、能随

开随用的、随关随停的CO2气体发生装置.（）

（1）应选用的仪器是（填入编号）.

（2）若用上面已装配好的实验装置制取CO2气体，而实验室只有稀H2SO4、浓HNO3、水、块状纯碱、块状大理石.比较合理的方案，你认为应选的药品是.

7．试用下图所列各装置设计一个实验来确证某无色气体中含有H2、CO2、SO2、HCl、CO

五种气体.

（1）若气体的流向是从左到右，连接上述装置的正确顺序是（填各装置玻璃接口的代码字母）

混和气→（）（）接（）（）接（）（）接（）（）接（）（）接（）（）

接（）（）.

（2）确认混合气体中有CO的实验现象是，确认混和气体中有H2的实验现象是

（3）装置瓶④的作用是，装置瓶⑨的作用是

作业：

P151一

硅和硅酸盐工业

碳族元素（第二课时）

教学目标：

知识目标：

1．熟练掌握硅和二氧化硅的化学性质；

2．了解硅和二氧化硅的特性及用途。

能力目标：

培养学生的思考、判断能力。

教学重点：

硅和二氧化硅的化学性质。

教学过程：

[过渡]在初中我们较系统地学习了C及其化合物的性质，下面与C对比，我们来研究硅的主要性质。

不过，这次我们由面到点，这一任务交给同学们。

请同学们阅读“硅”后，讲述硅在自然界中的存在，硅的化学性质、硅的用途和硅的制备。

[板书]二、硅

[讨论]根据所学的碳以及元素周期律的知识，归纳出一些硅的化学性质。

1．硅的存在：

化合态

分析：

0+4

SiSi（被氧化）

学生分析后填写：

2．硅的性质；

碳

硅

与单质反应

C+O2CO2

Si+O2SiO2

Si+2F2SiF4

与氧化物反应

C+2CuO2Cu+CO2↑

与酸反应

C+2H2SO4（浓）CO2↑+2SO2↑+H2O

与碱反应

请同学们由硅的主要性质推出硅的主要用途。

[板书]3．硅的用途

（1）制合金

（2）作半导体材料

3273K

4．硅的制备

介绍：

SiO2+2CSi+2CO

723-773K

Si+2Cl2SiCl4（液）

电炉

SiCl4+2H2Si（纯）+4HCl

讨论：

1．二氧化硅与二氧化碳的物理性质有何不同？

为什么？

2．为什么实验室中盛放碱液的试剂瓶用橡皮赛而不用玻璃（玻璃中含有SiO2）？

[板书]三、二氧化硅

1．物理性质：

SiO2

CO2

组成微粒

微粒间作用力

颜色、状态

在水不的溶解度

熔点、沸点

硬度

晶体：

石英、水晶、硅石

天然的二氧化硅：

无定形：

硅藻土

2．化学性质

（1）具有酸性氧化物的通性：

写出下列反应的方程式：

SiO2

CO2

与H2O反应

不反应

与CaO反应

与NaOH反应

与CaCO3反应

与Na2CO3反应

（2）特性：

与HF酸的反应

SiO2+4HF=SiF4+2H2O

介绍二氧化硅的用途和存在,及几种硅酸盐的组成和存在．

阅读＂二氧化硅粉尘的危害＂．

课堂练习：

１．关于金刚石、石墨、C60的说法中正确的是（）

A．都是碳的同素异形体B．它们互为同位素

C．都有相同的结构D．金刚石和石墨的相互转化是物理变化

2．空气中久置而不会变质的是（）

A．烧碱B．纯碱C．水玻璃D．漂白粉

3．下列含氧酸的酸酐不能由单质与氧气直接化合得到的是（）

A．H2CO3B．H2SO4C．H2SO3D．H2SiO3

4．下列物质间转化必须加入还原剂才能实现的是（）

A．SiO2→Na2SiO3B．Si→Na2SiO3C．Si→SiCl4D．SiCl4→Si

5．在反应SiO2+3C=SiC+2CO中，氧化剂和还原剂的质量比是（）

A．7：

3B．1：

2C．5：

2D．2：

1

4．BGO是我国研制的一种闪烁晶体材料，曾用于诺贝尔奖获得者丁肇中的著名实验，它是

锗酸铋的简称.若知：

①在BGO中，锗处于其最高价态，②在BGO中，铋的价态与铋

跟氯形成某种共价氯化物时所呈的价态相同，在此氯化物中铋具有最外层8电子稳定结

构，③BGO可看成是由锗和铋两种元素的氧化物所形成的复杂氧化物，且在BGO晶体

的化学式中，这两种氧化物所含氧的总质量相同.请填空：



（1）锗和铋的元素符号分别是和.

（2）BGO晶体的化学式是.

（3）BGO晶体中所含铋氧化物的化学式是.

5．实验室用右图的装置将CO2和CO进行分离和干燥.

已知a、b均为活塞，试回答

（1）甲瓶中装的是溶液，乙瓶中装的是

溶液，分液漏斗中装的是.

（2）当CO2与CO的混和气体通过该装置时，先分离得

到的是，活塞操作是；然后得到

，活塞操作是.

作业：

P151二、三

硅酸盐工业简介

教学目标：

知识目标：

1．了解硅酸盐工业及水泥、玻璃、陶瓷的主要成分。

2．了解水泥、玻璃、陶瓷的生产的简单原理。

3．激发学生学习化学的兴趣，使学生对化学与生产、生活实际的联系有进一步的认识。

能力目标：

培养学生理论联系实际的能力。

教学重点：

水泥、玻璃、的主要成分和制造变通玻璃的化学反应原理。

教学过程：

[引入]1．为什么盛放碱液的试剂瓶常用橡皮塞？

2．粘土的成分是什么？

3．请同学列举身边的硅酸盐产品及其简单应用。

[板书]第二节硅酸盐工业简介

一、硅酸盐工业：

以含硅物质为原料，经过加热制成硅酸盐产品的工业。

说明：

①由硅元素在自然界中存在的状况和硅酸盐工业的含义可知，硅酸盐工业的主要原料是含硅物质，是指硅酸盐和二氧化硅（还有其它成分）；

②硅酸盐工业产品的主要成分仍然是硅酸盐或硅酸和二氧化硅，但是，原料和产品的主要成分并不完全相同。

阅读“水泥”思考：

1．普通水泥的主要原料是什么？

2．阐述水泥的生产过程。

3．加入适量石膏的目的是什么？

4．生产水泥的设备是什么？

5．分析生产水泥的反应原理。

6．水泥的主要成分是什么？

7．水泥有哪些种类？

8．水泥主要有哪些性质？

说明：

①生产水泥的主要原料是石灰石和粘土，辅助原料有石膏。

（在水泥中加入石膏的目的是延缓水泥硬化的速率。

②水泥的生产原理是原料在高温熔化的条件下发生复杂的物理变化和化学变化。

③水泥的生