重庆市高一化学必修一第四章第一节《无机非金属材料的主角硅》全套教案.docx

1、重庆市高一化学必修一第四章第一节无机非金属材料的主角硅全套教案 教学准备 1. 教学目标 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。2. 教学重点/难点 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。 3. 教学用具 多媒体,翻页笔,白板笔,白板刷4. 标签 非金属,硅 教学过程 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

2、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，就让我们一同来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26.3%。投影元素周期表讲位

3、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、Si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Si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

4、。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。过下面我们首先来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(SiO2)(1) 存在讲SiO2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

5、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SiO2，它们除了一些常见的可作饰物等用途外，SiO2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、制光导纤维、石英玻璃制化学仪器、石英表、石英钟、水晶制光学仪器和工艺品、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SiO2的知识，思考一下，SiO2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SiO2晶体无色透明思考为什么SiO2与CO2的性质上有着这么大的

6、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SiO2是SiO四面体结构投影硅氧四面体结构讲SiO4四面体：每1个Si原子周围结合4个O原子，Si在中心,O在四个顶角.同时每1个O原子周围结合2个Si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SiO2来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，SiO2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 ：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O 与碱性氧化

7、物反应：SiO2+CaOCaSiO3讲SiO2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SiO2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：SiO2+4HF=SiF4+2H2O 讲除此之外，SiO2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：SiO2+2CSi +2CO (工业上制粗硅)4与某些盐反应：Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2 CaCO3+SiO2CaSiO3+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。

8、2、实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？NaOH溶液能与玻璃中的SiO2反应生成Na2SiO3，使瓶塞部分粘结而无法打开。因此盛装NaOH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SiO2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(H2SiO3)讲H2SiO3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SiO2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的方法来设想一下？讲初中制备C

9、O2是利用碳酸盐与强酸反应，是强酸制弱酸的原理。H2SiO3也是一种很弱的酸，我们是否也可以用硅酸盐来制备呢？投影实验P76 实验4-1实验4-1：向饱和Na2SiO3溶液中滴入酚酞，再滴入稀盐酸问若改向Na2SiO3溶液中滴加H2SO4会有什么现象呢？板书Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3Na2SiO3+H2SO4=Na2SO4+H2SiO3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

10、如果对硅酸加热，其可以分解生成SiO2板书H2SiO3H2O +SiO2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H2SiO3的酸性强，可以将CO2通入到Na2SiO3的溶液中。板书Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3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SiO2和H2SiO3，了解了SiO2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SiO2在当前信息时代、IT

11、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（）ASiO2溶于水显酸性BCO2通入水玻璃(硅酸钠的水溶液）可得硅酸CSiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸DSiO2晶体中不存在单个SiO2分子3、下列物质中,不能用玻璃瓶来盛装的是( )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 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

12、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 （ ) 课堂小结 见教学过程。 课后习题 1. 宣传科学知识，介绍高新科技，揭露伪科学，是科学工作者的义务，下列说法属于伪科学的是（）。A.以二氧化硅为主要原料制造光导纤维B.碳炉边放盆水，可防止煤气中毒C.在墙壁刚粉刷过石灰浆的室内生一炭火盆，墙壁会冒汗 D.用干冰进行人工降雨2. 下列说法正确的是（ ）ASiO2能和水发生化合反应生成硅酸 BSiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸CSiO2的俗名叫水玻璃，不溶于水 DSiO2又叫水晶，能溶于N

13、aOH溶液中3. 盐酸、浓硫酸、氧气、氢氟酸、氢氧化钾溶液中，能与地壳中含量第一和第二的两元素形成的化合物起化学反应的是（ ）ABCD4.将过量的二氧化碳通入下列溶液中，最终会出现浑浊的是（ ）A氯化钙溶液 B澄清的石灰水 C水玻璃 D硝酸钡溶液5.熔融烧碱应选用的器皿是（ ）A铁制坩埚B普通玻璃坩埚 C石英坩埚 D陶瓷坩埚6.下列关于碳和硅的叙述中，不正确的是（ ）A4价氧化物都与氢氧化钠溶液反应 B单质在加热时都能与氧气反应C氧化物都能溶于水生成相应的酸 D碳和硅两种元素都有能导电的单质7.下列试剂可用带玻璃塞的玻璃瓶保存的是（ ）A硅酸钠溶液 B盐酸 C氢氟酸 D氢氧化钠溶液8.和空气接

14、触可发生非氧化还原反应的物质组合是（ ）Na Na2SiO3溶液 Na2O2烧碱溶液 石灰水 Fe(OH)2ABCD9.某无色混合气体可能含有CO2.H2.CO和H2O（气）中的一种或几种，依次进行以下处理（假设每次处理均反应完全）：通过盛有硅胶的干燥管时，气体体积不变；通过炽热的氧化铜时，固体变为红色；通过白色CuSO4粉末时，粉末变蓝色；通过澄清石灰水时，溶液变浑浊。则原混合气体的成分不可能是A H2和CO B CO2、H2和CO C H2O和CO2D H2和CO210、已知CO和H2的混合气体称为水煤气，可由碳与水蒸气在高温下反应生成。如下图：已知：单质E可作为半导体材料，化合物F是有毒

15、的氧化物，C为液态。据此，请填空：（1）氧化物A是（2）化合物F是 （3）反应的化学方程式是（4）反应的化学方程式是 【答案】1 B 2 D 3 B 4 C 5 A 6 C 7B 8B 9C 10、（1）SiO2（2）CO 板书 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(SiO2)(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SiO2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 ：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O 与碱性氧化物反应：SiO2+CaOCaSiO32与HF的反应：SiO2+4HF=SiF4+2H2O 2、硅酸(H2SiO3)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。Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3Na2SiO3+H2SO4=Na2SO4+H2SiO3Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3H2SiO3H2O +SiO2