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