【教案】高中化学《第四章非金属及其化合物》全章教案第一节无机非金属材料的主角硅.pdf

学习必备欢迎下载教案课题：第四章第一节无机非金属材料的主角-硅(一) 授课班级课时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)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+CaO高温CaSiO32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+H2SiO3精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 1 页，共 12 页 - - - - - - - - -学习必备欢迎下载H2SiO3H2O +SiO2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精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 2 页，共 12 页 - - - - - - - - -学习必备欢迎下载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 SiO2空间立体结构通过视频呈现， 使学生对 SiO2的结构的理解更深刻硅石结晶形：玛瑙、石英、水晶无定形：硅藻土精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 3 页，共 12 页 - - - - - - - - -学习必备欢迎下载板书 (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 与碱性氧化物反应： SiO2+CaO高温CaSiO3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+2C高温Si +2CO(工业上制粗硅) 4与某些盐反应：Na2CO3+SiO2高温Na2SiO3+CO2提高学生信息处理能力，SiO 精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 4 页，共 12 页 - - - - - - - - -学习必备欢迎下载CaCO3+SiO2高温CaSiO3+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CO2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Na2SiO3溶液呈碱性， 与酸反应生成了H2SiO3且 H2SiO3难溶于水化学方程式Na2SiO3+2HCl=H2SiO3+2NaCl 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 如果对硅酸加热，其可以分解生成SiO2提高学生科学精神精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 5 页，共 12 页 - - - - - - - - -学习必备欢迎下载板书 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 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( BC ) B BD C B C D 教学回顾：精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 6 页，共 12 页 - - - - - - - - -学习必备欢迎下载教案课题：第四章第一节无机非金属材料的主角 -硅(二) 授课班级课时教学目的知识与技能1、了解硅酸盐、硅的主要性质2、认识硅酸盐、硅等在生产、信息技术、材料科学等领域的应用过程与方法通过硅与碳的比较学习，引导学生学会运用对比的方法来认识物质。

情感态度价值观通过对硅酸盐材料及硅的用途学习，使学生了解新型无机非金属材料，培养学生热爱科学的情感重 点硅、硅酸盐的丰富性和多样性难 点通过学习，掌握研究非金属元素单质及化合物的一般方法知识结。