硅及其化合物教案.docx

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硅及其化合物教案

硅及其化合物教案

无机非金属材料的主角──硅　教学设计

（1）

教学目标：

【知识与技能】

1．了解硅元素在自然界中的存在形式；

2．知道二氧化硅的性质；

3．了解硅酸的性质及制法，了解硅酸钠的性质；

4．知道硅、二氧化硅的在信息技术、材料科学等领域的应用。

【过程与方法】

 1．帮助学生学习运用对比的方法来认识物质的共性和个性，促进学生对新旧知识进行归纳比较能力的发展。

 2．通过硅及其化合物等内容体现从物质的结构猜测物质的性质，推出物质的用途的思维过程，建构“结构——性质——用途”学习的共同模式，。

 3．本节多数内容属于了解层次，部分段落阅读自学，提高的阅读能力、收集资料能力、自学能力和语言表达能力。

【情感态度与价值观】

1．用硅给现代人类文明进程所带来的重大影响（从传统材料到信息材料），为学生构架一座从书本知识到现代科技知识和生活实际的桥梁。

开阔学生眼界，提高科技文化素养，理解更多的现代相关科学理论与技术；

2．促进学生逐渐形成正确的科学社会观，学生认识到“科学技术是第一生产力”，关心环境，资源再生及研究、探索、发现新材料等与现代社会有关的化学问题，提高学生社会责任感。

【教学重点】二氧化硅的主要化学性质。

【教学难点】二氧化硅晶体结构

【教学过程】

[导课]问题：

[问题]：

请简要阅读课文后回答课文标题中“无机非金属材料的主角-硅”“主角”两个字在这里的涵义是什么？

（学生回答：

硅含量仅次于氧，硅的氧化物和硅酸盐构成地壳的主要部分）

[板书]           第四章 非金属元素及其化合物

[板书]       §4-1无机非金属材料的主角-硅

［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90％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，硅一直扮演着主角的角色。

［问题］碳和硅元素结构上又和碳有什么不同？

推测硅单质的性质有哪些？

［学生阅读］Ｐ74中间自然段。

［回答］硅位于元素周期表ⅣＡ，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。

其中二氧化硅是硅的最重要的化合物。

“最重要”三个字是如何体现呢？

接下来具体进行了解二氧化硅有关性质。

［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。

［板书］１、二氧化硅（SiO２）

［讲述］地球上天然二氧化硅成为硅石，约占地壳质量的20％，存在形态有结晶性和无定性两种。

［投影］二氧化硅晶体模型：

这种能说明什么问题呢？

展示“鸟巢”工程图片，产生一些联想对网状结构留下深刻印象。

通常，这种空间网状结构的物质都具有高硬度、高熔点的特点，如金刚石。

 ［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1:

2，SiO2只表示一种比例关系，并不表示晶体中存在SiO2的小分子。

重点在于明确结构与化学式的关系。

［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。

课本上的关于二氧化硅的矿石和用途

［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。

这些应用与二氧化硅的什么性质有关？

［板书］（１）物理性质：

坚硬、难溶固体

二氧化硅是一种典型的酸性氧化物，能与碱性氧化物或者碱发生反应，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。

［思考］已知玻璃中含有SiO2，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试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？

 （２）化学性质：

 [板书]1、酸性氧化物

SiO2+2NaOH

Na2SiO3+H2O

 SiO2+CaO

 CaSiO3

 2、氧化性：

SiO2+2C===Si+2CO（工业上用此反应制粗硅）

硅的提纯

3、特殊性：

SiO2＋4HF＝SiF4↑＋2H2O （怎样保存HF？

塑料瓶） 

4、在高温下与碳酸盐的反应（应用于玻璃生产）

SiO2+Na2CO3==CO2↑+Na2SiO3

SiO2+CaCO3==CO2↑+CaSiO3

［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］２.硅酸（H2SiO3）

 提出思考：

硅酸（H2SiO3）能通过二氧化硅与水反应制得吗？

为什么？

 引入：

硅酸

1、不溶于水，酸性比碳酸弱。

［实验４—１］试管中加入３～５ｍLNa2ＳiＯ3饱和溶液，滴入２～３滴酚酞试液，再用胶头滴管逐滴滴入稀盐酸，边滴边震荡，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

Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓

实验视频

 ２、制备：

较强酸与可溶硅酸盐溶液

 Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓

 Na2SiO3+H2O+CO2==H2SiO3↓+Na2CO3

 硅酸是一种白色胶状物质，不溶于水，受热干燥失水。

H2SiO3==H2O+SiO2

 3、用途：

硅胶多孔，吸附水份能力强，常用作实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂，也可以用作催化剂的载体。

展示干燥剂，小结硅酸用途

 ［讲解］生成的H4SiO4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变成硅酸。

 ［板书］H4SiO4====H2SiO3+H2O

 [小结]略

[作业] 

[反思]

 附板书

 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

 ⑴物理性质：

坚硬、难溶固体       

 ⑵化学性质：

 酸性氧化物：

SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O    

 SiO2+CaO===CaSiO3        

 氧化性：

SiO2+2C===Si+2CO                

 特殊性：

SiO2＋4HF＝SiF4↑＋2H2O                

二.硅酸（H2SiO3） 

⑴不溶于水，酸性比碳酸弱。

⑵硅酸的制取

Na2SiO3+2HCl+H2O====H4SiO4↓+2NaCl

 Na2SiO3+CO2+2H2O====H4SiO4↓+Na2CO3

H4SiO4====H2SiO3+H2O

无机非金属材料的主角──硅　教学设计

（2）

一、教学目标

（一）知识技能

1.了解单质硅、硅酸盐的组成、结构特点、主要性质和用途。

2.认识硅酸盐等在生产、信息技术、材料科学等领域的应用。

3.掌握单质硅、硅酸钠的化学性质。

（二）过程与方法

1. 学习用实验研究物质性质的方法。

2.了解材料发展的历史与前景。

（三）情感价值观

认识化学在材料科学中的重要地位，了解中华民族的传统文化，激发学习化学的兴趣。

二、教学重点

硅、硅酸盐的用途。

三、教学难点

掌握硅、硅酸钠的化学性质。

四、教学过程

三.硅酸盐

实验探究:

 硅酸钠（Na2SiO3），其水溶液俗称水玻璃，可作肥皂填料、木材防火剂及粘合剂。

[实验探究]实验4-2，取两张滤纸条，分别放入蒸馏水和饱和Na2SiO3溶液中，使之充分吸湿、浸透，取出稍沥干（不再滴液）后，同时分别在酒精灯外焰点燃。

观察现象。

完成实验，填写实验报告。

实验报告：

放入蒸馏水

放入Na2SiO3饱和溶液

现

象

结

论

[课堂阅读]P.77第一段，概括你所获取的信息，制作成知识小卡片。

 1）硅酸盐的丰富性和复杂性的原因；

 2）土壤胶体的形成过程；

 3）土壤胶体的作用……

阅读、思考与交流

1、玻璃

普通玻璃的大致组成：

Na2O·CaO·6SiO2 各种特种玻璃的特性和应用

种类

特性

用途

普通玻璃

在较低温度下易软化

窗玻璃、玻璃器皿等

石英玻璃

膨胀系数小、耐酸碱、强度大、滤光

化学仪器；高压水银灯、紫外灯的灯壳等

光学玻璃

光性能好、有折光和色散性

眼镜片；照相机、显微镜、望远镜、用凹凸透镜等光学仪器

玻璃纤维

耐腐蚀、不怕烧、不导电、不吸水、隔热、吸声、防虫蛀

宇航员的衣服、玻璃钢等

钢化玻璃

耐高温、耐腐蚀、强度大、质轻、抗震裂

运动器材；微波通信器材；汽车、火车窗玻璃等

玻璃的工业制取：

原料：

石灰石、纯碱、石英

SiO2+Na2CO3==CO2↑+Na2SiO3

SiO2+CaCO3==CO2↑+CaSiO3

硅酸盐的表示方法：

金属氧化物。

二氧化硅。

水

阅读课本P77资料卡片石棉：

CaO·3MgO·4SiO2【CaMg3Si4O12】

长石：

K2O·Al2O3·6SiO2【K2Al2Si6O16】

高岭石：

Al2O3.2SiO2.2H2O

2.水泥

1）原料：

石灰石、粘土；主要成分硅酸三钙（3CaO。

SiO2、硅酸二钙（2CaO。

SO2）、铝酸三钙（3CaO。

Al2O3）2、用途：

建筑行业水泥在各个工程上应用

3）阅读资料交流感受。

（1）现在全世界年产水泥总数超过6亿吨。

一种新型水泥──双快水泥（快凝、快硬）问世。

它浇注一天后的硬度，相当于普通水泥浇注7-28天后的硬度。

（2）我国水泥工业的发展情况：

水泥产量自1979年到1999年增长了7.8倍，20年间我国水泥产量平均增长达11.08％，水泥产量自1995年以来一直居全世界首位。

其中1999年我国水泥产量占世界的37．16％。

我国现有水泥企业8000多家，而20万吨以上的企业不足10％，全国水泥企业平均规模不到10万吨，与世界其它国家相经差距极大。

3．陶瓷

原料：

粘土

思考：

为什么在英文中用China表示中国？

新型的陶瓷

（1）高温结构陶瓷

（2）压电陶瓷（3）透明陶瓷（4）超导陶瓷

请阅读课文材料，讨论归纳。

新型无机非金属材料的主要特点：

1、强度高，耐高温；2、具有电学特性：

绝缘体、半导体、导体等；3、具有光学特性：

发光、透光（可见光、红外光、射线）；4、具有生物功能。

四．硅单质

单质硅有晶体硅和无定形硅两类。

（1）硅的物理性质

   晶体硅是有金属光泽光泽的灰黑色色固体，熔点高、硬度大、有脆性，是良好的半导体。

（2）硅的化学性质

①硅单质与强碱溶液反应：

      Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2  ↑                         

②硅单质与氢氟酸（HF）反应：

     Si+4HF==SiF4+2H2O                      

（3）硅的用途

①作半导体材料，如硅芯片等。

②新型能源，如太阳能电池等。

小结：

1、硅、硅酸盐的用途

2、掌握硅、硅酸钠的化学性质

作业：

课本P79N1、N2