精品新人教版必修一高中化学41无机非金属材料的主角硅第一课时优质课教案.docx

精品新人教版必修一高中化学41无机非金属材料的主角硅第一课时优质课教案.docx

《精品新人教版必修一高中化学41无机非金属材料的主角硅第一课时优质课教案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《精品新人教版必修一高中化学41无机非金属材料的主角硅第一课时优质课教案.docx（8页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

精品新人教版必修一高中化学41无机非金属材料的主角硅第一课时优质课教案

《无机非金属材料的主角——硅》第一课时参考教案

教

学

目

的

知识

与

技能

1、了解硅在自然界中的含量、存在、用途

2、了解二氧化硅的物理性质，掌握二氧化硅的化学性质

过程

与

方法

1、自主学习，培养学生自学的能力。

2、活动探究，通过硅与碳、二氧化硅与二氧化碳的比较，培养学生的归纳能力、比较能力。

情感

态度

价值观

通过了解材料发展的历史与前景，使学生认识化学在材料科学中的重要地位，体会化学的创造性和实用性，激发对化学科学的兴趣。

重点

二氧化硅的性质（尤其是作为酸性氧化物的性质）

难点

二氧化硅的存在等STS关注的拓展性学习内容

知

识

结

构

与

板

书

设

计

第四章第一节无机非金属材料的主角------硅

一、二氧化硅和硅酸

1、二氧化硅（SO2）

（1）存在

（2）用途

（3）物理性质：

熔点高，硬度大的固体、不溶于水，纯净的SO2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

①具有酸性氧化物的性质：

（不溶于水且不和水反应）

与强碱反应：

SO2+2NOH==N2SO3+H2O

与碱性氧化物反应：

SO2+CO

CSO3

②与HF的反应：

SO2+4HF==SF4↑+2H2O

2、硅酸（H2SO3）

硅酸是一种弱酸，它不溶于水，不能使指示剂变色，是一种白色粉末状的固体。

N2SO3+2HC==2NC+H2SO3↓

N2SO3+H2SO4==N2SO4+H2SO3↓

N2SO3+CO2+H2O==N2CO3+H2SO3↓

H2SO3

H2O+SO2

教学过程

教学步骤、内容

教学方法、手段、师生活动

［引入］我们生成的地球，它坚硬的地壳是由什么构成的？

岩石，构成岩石的主要成分是硅酸盐及硅的氧化物。

［问］一提到硅，同学们又能想到什么呢？

硅谷：

美国新兴的高技术产业开发区,电子技术研究中心,计算机生产的重要基地,位于加利福尼亚州圣弗朗西斯科南端

半导体：

单晶硅是半导体器材的核心材料,硅半导体是集成电路的主要材料,估计在21世纪,硅仍然会占半导体材料的95%以上

沙子、石英、水晶：

主要成分是硅的氧化物

光导纤维从石英玻璃熔融体中,拉出直径为100微米的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的角色。

今天，就让我们一同研究一下硅的氧化物------二氧化硅及硅酸和硅酸盐的性质。

［板书］第四章第一节无机非金属材料的主角------硅

（一）

［讲］硅在地壳中含量丰富，仅次于氧，排在第二位，约占263%。

［投影］元素周期表

［讲］位于周期表中的第四长列上的是碳族，这一族可谓是豪门望族。

其中具有代表性的是其中的两位兄长。

碳，形成了无数种构成人类和其它地球生物等的有机物，“统治了有机界”。

其构成的煤、石油等有机化产品和材料是现代化的基石。

而它的弟弟------硅，地壳质量的约90%，构成了地壳大部分岩石、沙子和土壤，“统治了地壳”，而当今硅酸盐工业的陶瓷、玻璃、水泥等使人类生活日新月异。

［思考与交流］画出C、S的原子结构简图，并由此分析：

硅的化学性质活不活泼，为什么？

硅的化合价主要是多少？

［讲］S原子最外层有四个电子,既不易失电子,也不易得电子,所以,硅的化学性质不活泼。

主要形成四价的化合物。

硅是一种亲氧元素，在自然界它总是与氧相互化合。

所以在氧化气氛包围的地球上，硅主要以熔点很高的

氧化物及硅酸盐的形式存在。

［思考］常温下，单质碳、硅的化学性质都不活泼，为什么碳在自然界中有稳定的单质（金刚石）存在，而硅却没有，说明了什么？

单质硅的化学性质虽然稳定，但硅是一种亲氧元素，硅原子和氧原子的结合非常牢固，形成的二氧化硅或硅酸盐中的硅氧化学键非常牢固，硅氧键一旦形成就很难被破坏，所以，自然界中硅都是以二氧化硅或硅酸盐的形式存在，没有游离态的硅。

［过］下面我们首先研究一下二氧化硅的性质和用途。

［板书］一、二氧化硅和硅酸

1、二氧化硅（SO2）

（1）存在

［讲］SO2是硅的重要化合物。

地球上存在的天然二氧化硅约占地壳质量的12％，其存在形态有结晶形和无定形两大类，通称硅石。

［投影］并展示水晶、玛瑙、石英坩埚、一段光缆

［讲］水晶是自然界中六方柱状的透明晶体，玛瑙的成分也是SO2，它们除了一些常见的可作饰物等用途外，SO2在工业上用途也非学广泛，例如，以石英为材料而制成的纤维在电信行业的应用等。

［板书］

（2）用途

［投影小结］

①、制光导纤维

②、石英玻璃制化学仪器

③、石英表、石英钟

④、水晶制光学仪器和工艺品

⑤、玛瑙制精密轴承和装饰品

［讲］结合已有的关于水晶、沙子主要成分也是SO2的知识，思考一下，SO2的物理性质有哪些，注意与CO2进行比较研究

［板书］（3）物理性质：

熔点高，硬度大的固体、不溶于水，纯净的SO2晶体无色透明

［思考］为什么SO2与CO2的性质上有着这么大的差别呢？

［讲］主要取决于结构的不同。

CO2是C与O通过化学键所连接的分子结构，而SO2是S—O四面体结构

［投影］硅氧四面体结构

［讲］[SO4]四面体：

每1个S原子周围结合4个O原子，S在中心,O在四个顶角同时每1个O原子周围结合2个S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SO2表示二氧化硅的组成

［板书］（4）结构：

空间网状结构

［讲］我们说，结构决定性质，SO2的网状结构不仅决定了其物理性质的特殊性，还决定了其化学性质的稳定性。

［板书］（5）化学性质：

稳定，不活泼

①具有酸性氧化物的性质：

（不溶于水且不和水反应）

与强碱反应：

SO2+2NOH==N2SO3+H2O

与碱性氧化物反应：

SO2+CO

CSO3

［讲］SO2除了具有酸性氧化物的通用性之外，还具有特性。

比如酸性氧化物一般不与酸反应，而SO2却能与HF反应，这也是工业上雕刻玻璃的反应原理

［板书］②与HF的反应：

SO2+4HF==SF4↑+2H2O

［讲］除此之外，SO2在制水泥、玻璃、纯硅时，还有一些特殊反应

［投影小结］

③弱氧化性：

SO2+2C

S+2CO↑（工业上制粗硅）

④与某些盐反应：

N2CO3+SO2

N2SO3+CO2↑

CCO3+SO2

CSO3+CO2↑（工业上制玻璃的主要反应）

［思考与交流］1、实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？

HF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NOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？

NOH溶液能与玻璃中的SO2反应生成N2SO3，使瓶塞部分粘结而无法打开。

因此盛装NOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞而要用橡胶塞。

［过］刚才我们提到SO2不能溶于H2O得到相应的酸，但它对应的酸叫硅酸，那么硅酸是一种怎样制得的酸呢？

［板书］2、硅酸（H2SO3）

［讲］H2SO3是一种比H2CO3还要弱的酸，它不溶于水，不能使指示剂褪色，是一种白色粉末状的固体。

［板书］硅酸是一种弱酸，它不溶于水，不能使指示剂变色，是一种白色粉末状的固体。

［问］SO2不溶于水且不和水反应，那么要如何制备硅酸呢？

结合初中制备CO2的方法设想一下？

［讲］初中制备CO2是利用碳酸盐与强酸反应，是强酸制弱酸的原理。

H2SO3也是一种很弱的酸，我们是否也可以用硅酸盐制备呢？

［投影实验］P76实验4-1

实验4-1：

向饱和N2SO3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

N2SO3溶液呈碱性，与酸反应生成了H2SO3且H2SO3难溶于水

化学方程式

N2SO3+2HC==H2SO3↓+2NC

［问］若改向N2SO3溶液中滴加H2SO4会有什么现象呢？

［板书］N2SO3+2HC==2NC+H2SO3↓

N2SO3+H2SO4==N2SO4+H2SO3↓

［讲］所生成的硅酸逐渐聚合而形成胶体－硅酸溶胶，硅酸浓度较大时，则形成软而透明的、胶冻状的硅酸凝胶。

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。

［讲］如果对硅酸加热，其可以分解生成SO2

［板书］H2SO3

H2O+SO2

［活动与探究］硅酸是一种比碳酸还要弱的酸，请利用中学实验室常见的仪器及药品，设计一个简单实验，证明硅酸的酸性比碳酸弱，并完成一份实验报告。

［分析］利用CO2溶于水产生H2CO3，而H2CO3的酸性比H2SO3的酸性强，可以将CO2通入到N2SO3的溶液中。

［板书］N2SO3+CO2+H2O==N2CO3+H2SO3↓

［总结］本节课我们学习了一种重要的非金属元素硅的化合物SO2和H2SO3，了解了SO2的重要性质及用途。

知道了晶莹透明的水晶、五彩斑斓的玛瑙与普通沙子的化学成分并没有什么两样。

知道了SO2在当前信息时代、IT产业中的重要作用。

化学知识可以帮助我们认识，了解世界，我们也可以用学过的知识进行发明、创造，造福人类。

［自我评价］

1、制造光导纤维的主要原料是（）

A晶体硅B二氧化硅C石墨D硅酸钠

2、下列说法正确的是（　　）

A．SO2溶于水显酸性

B．CO2通入水玻璃（硅酸钠的水溶液）可得硅酸

C．SO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸

D．SO2晶体中不存在单个SO2分子

3、下列物质中,不能用玻璃瓶盛装的是（）

A烧碱溶液B浓硫酸C氢氟酸D碳酸钠溶液

4、要除去SO2中的CO杂质，最适宜的试剂是（）

A纯碱溶液B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、CO2通入下列各溶液中,不可能产生沉淀的是（）

A石灰水B饱和碳酸钠溶液

C硅酸钠溶液D氯化钙溶液

若最终产生沉淀的是（）

配以多媒体图片

从感性上让学生接触要学习的内容，激起学生学习的兴趣。

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SO2空间立体结构。

通过视频呈现，使学生对SO2的结构的理解更深刻。

提高学生信息处理能力，

提高学生科学精神

B

BD

C

B

C

D

BC