硅化合物--高一化學(xué)教案

高一化學(xué)趙 碳族元素 備課時(shí)間：4月23日 上課時(shí)間：4月24日 NO.30硅及其重要的化合物（一）教學(xué)目標(biāo) 知識(shí)技能：在學(xué)習(xí)碳族元素知識(shí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)硅的晶體結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途。 能力培養(yǎng)：通過(guò)聯(lián)系碳的已學(xué)知識(shí)來(lái)學(xué)習(xí)硅的新知識(shí)，有助于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)新舊知識(shí)進(jìn)行歸納比較的邏輯思維能力；通過(guò)金剛石的結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生的空間想像能力。 科學(xué)思想：通過(guò)定量和定性分析，認(rèn)訓(xùn)晶體類(lèi)型與晶體主要物理性質(zhì)的關(guān)系。進(jìn)一步滲透結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的觀點(diǎn)。 科學(xué)品質(zhì)：在學(xué)生從書(shū)本和課堂汲取知識(shí)的同時(shí)，介紹我國(guó)古仿科學(xué)家的重大發(fā)明和當(dāng)代國(guó)內(nèi)外的新技術(shù)、新成果。在大量的直觀感性材料的陪襯下，使化學(xué)學(xué)習(xí)不再使人感到枯燥乏味而是生動(dòng)有趣；為學(xué)生構(gòu)架一座從書(shū)本知識(shí)到現(xiàn)代科技知識(shí)和生活實(shí)際的橋梁。有助于學(xué)生開(kāi)闊眼界，提高科技文化素養(yǎng)。理解更多的現(xiàn)代相關(guān)科學(xué)理論與技術(shù)。 科學(xué)方法：通過(guò)對(duì)硅晶體樣品、金剛石球棍模型、硅晶體常溫超真空掃描隧道顯微鏡圖像的觀察，進(jìn)行“觀察方法”這一自然科學(xué)方法的指導(dǎo)。重點(diǎn)難點(diǎn) 理解掌握晶體微粒種類(lèi)及其相互間作用力與晶體類(lèi)型關(guān)系；晶體類(lèi)型與晶體主要物理性質(zhì)的關(guān)系；掌握理論知識(shí)指導(dǎo)學(xué)習(xí)硅元素性質(zhì)知識(shí)的方法；培養(yǎng)空間想像能力，會(huì)把平面圖想像成空間結(jié)構(gòu)，又能把空產(chǎn)結(jié)構(gòu)表示在平面圖上。教學(xué)過(guò)程教 師 活 動(dòng)學(xué) 生 活 動(dòng)引言展示講述展示中國(guó)譽(yù)稱“瓷國(guó)”。陶瓷是我中華民族一項(xiàng)最偉大的創(chuàng)造，具有悠久而輝煌的歷史。原始陶器大約是1萬(wàn)年前出現(xiàn)在中國(guó)?！疤铡弊鳛闅v史上第一種人造材料成為人類(lèi)擺脫蒙昧的時(shí)代標(biāo)志，秦兵馬俑的制造展示了當(dāng)時(shí)制陶規(guī)模和高超的動(dòng)手術(shù)與藝術(shù)水平。秦兵馬俑圖片或錄像。瓷器在東漢晚期發(fā)明，到寧朝形成了舉世聞名的“柴”、“汝”、“哥”、“鈞”、“定”、“官”幾大名窯，其制品工藝之精湛達(dá)到“青如天”、“薄如紙”、“聲如磬”的水平。而陶瓷主要含硅元素。古陶器的圖片或錄像。觀看兵馬俑圖片或古瓷器圖片、錄像等。設(shè)問(wèn)展示講解你能否舉出在現(xiàn)代社會(huì)中含硅元素的無(wú)機(jī)非金屬材料嗎？體現(xiàn)現(xiàn)代文明的無(wú)機(jī)非金屬材料的圖片，如：加上“硅窗”的保鮮袋，超導(dǎo)材料，電子陶瓷，集成電路等。能源、材料、信息，是文明的三大支柱。而能源問(wèn)題的解決和信息社會(huì)飛速發(fā)展的前提是能源材料、信息材料的突破。硅在現(xiàn)代電子，航空航天，敏感材料，超導(dǎo)材料中起著十分重要的作用。我國(guó)正努力奪回世界材料科學(xué)的領(lǐng)先地位，再創(chuàng)中國(guó)材料科學(xué)的輝煌?；卮穑汉柙氐臒o(wú)機(jī)非金屬材料有用于制造電腦的半導(dǎo)體材料如晶體管、集成電路，用于信息傳遞的光導(dǎo)纖維。玻璃、水泥以及超導(dǎo)材料等到。聯(lián)想我國(guó)古代歷史發(fā)明的輝煌的同時(shí)，了解當(dāng)代國(guó)內(nèi)外新技術(shù)，新成果，以及我們與世界先進(jìn)水平的差距。設(shè)問(wèn)講述誰(shuí)知道硅在地殼中的含量？誰(shuí)又知道硅在宇宙范圍內(nèi)的存量？硅在地殼中的含量為27.72%，僅次于氧居第二位。在宇宙范圍內(nèi)，硅的存量次于氫、氦、碳、氖、氧、氮，占第七位?；卮穑汗枋亲匀唤缰蟹植己軓V的一種元素，它的含量?jī)H次于氧居第二位。在宇宙范圍內(nèi)的存量不清楚。教 師 活 動(dòng)學(xué) 生 活 動(dòng)指導(dǎo)閱讀板書(shū)講述展示設(shè)問(wèn)閱讀課本第3頁(yè)，第一、二自然段。一、硅在自然界中的存在形式人類(lèi)雖然在一萬(wàn)年前制出了陶器，五千年前古埃及人發(fā)明了玻璃。而人類(lèi)真正認(rèn)識(shí)硅元素是在1823年由瑞典化學(xué)家貝采利烏斯用金屬鉀還原四氟化硅時(shí)獲得單質(zhì)硅的。硅晶體樣品或彩圖。請(qǐng)同學(xué)描述一下單質(zhì)硅的色態(tài)？閱讀后歸納課本內(nèi)容并回答：在自然界中無(wú)單質(zhì)形式存在的硅，只有化合態(tài)硅。硅是構(gòu)成礦物和巖石的主要元素?；卮穑汗枋腔液谏薪饘俟鉂傻墓腆w。板書(shū)硅的物理性質(zhì)講述展示投影提問(wèn)展示投影提問(wèn)在當(dāng)今時(shí)代人們已能通過(guò)儀器觀察一些物質(zhì)的原子排列狀況，1990年美國(guó)等少數(shù)國(guó)家首先在-296的低溫下移動(dòng)了原子。1993年中國(guó)生物學(xué)院真空物理實(shí)驗(yàn)室在常溫下以超真空掃描隧道顯微鏡為手段，通過(guò)用探針拔出硅晶體表面硅原子形成約2nm的漢字中國(guó)圖片。（見(jiàn)附1）硅晶體結(jié)構(gòu)平面圖。1畫(huà)出平面圖中硅晶體的最小結(jié)構(gòu)單元。2畫(huà)出最小結(jié)構(gòu)單元的立體結(jié)構(gòu)示意圖。金剛石晶體球棍模型在金剛石和硅晶體結(jié)構(gòu)中，由碳原子或硅原子直接相連形成的最小環(huán)上有_個(gè)碳原子或有_個(gè)硅原子。相鄰的SiSi鍵角_，相鄰的CC鍵角_?；卮穑鹤钚〉奶荚迎h(huán)上有6個(gè)碳原子。同樣最小的硅原子環(huán)上有6個(gè)硅原子。鍵角均為10918投影鍵長(zhǎng)鍵能晶體硅2.3510m222KJ/mol金剛石1.5510m345KJ/mol提問(wèn)通過(guò)以上對(duì)硅晶體與金剛石晶體結(jié)構(gòu)的對(duì)比，請(qǐng)你分析一下結(jié)構(gòu)對(duì)它們主要物理性質(zhì)的影響？回答：硅晶體與金剛石同屬原子晶體，均為四面體結(jié)構(gòu)，并向空間無(wú)限伸展成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。它們的物理性質(zhì)特點(diǎn)為硬度大，熔、沸點(diǎn)高。但金剛石的鍵長(zhǎng)短，鍵能大，所以其硬度，熔、沸點(diǎn)高于晶體硅。C N O Si設(shè)問(wèn)總結(jié)晶體硅、金剛石、二氧化硅、碳化硅同屬原子晶體，請(qǐng)同學(xué)們討論一下這四種晶體的熔、沸點(diǎn)高低順序？晶體硅的物理性質(zhì)：1硅的熔、沸點(diǎn)高，硬度大。2由于硅原子半徑大外層電子受核引力較小，因而是具有一定導(dǎo)電能力的半導(dǎo)體。與處于兩性線附近的鍺一樣，是重要的半導(dǎo)體材料。討論思路：1構(gòu)成原子晶體的微粒為原子；2晶體內(nèi)結(jié)合力取決于原子間形成的共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)和鍵能；3周期表中 各原子位置。得出結(jié)論：原子半徑： SiCO鍵長(zhǎng)：CCSiOSiCSiOSiCSiSi熔沸點(diǎn)：金剛石二氧化硅碳化硅晶體硅教 師 活 動(dòng)學(xué) 生 活 動(dòng)講述投影歸納總結(jié)我們知道，碳在常溫下化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，在高溫下能跟氧氣等物質(zhì)反應(yīng)。下面請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)所學(xué)碳以及元素周期律知識(shí)，討論歸納出一些硅的化學(xué)性質(zhì)？碳、硅化學(xué)性質(zhì)對(duì)比表（見(jiàn)附2）碳、硅為A元素，最外層4個(gè)電子，容易形成共價(jià)化合物。在化學(xué)性質(zhì)上的相似點(diǎn)：常溫時(shí)性質(zhì)穩(wěn)定，加熱時(shí)可與O2、Cl2、H2等許多非金屬反應(yīng)。碳和硅都具有還原性。硅可用做煉鋼時(shí)的脫氧劑。不同點(diǎn)：SiH4不如CH4穩(wěn)定。硅可與氯氣直接反應(yīng)，碳不能與氯氣直接反應(yīng)，硅，的非金屬性比碳弱。另外硅在常溫下可與氫氟酸、強(qiáng)堿反應(yīng)，碳則不能。學(xué)生可能的回答：1硅、碳同屬A元素，最外電子層有4個(gè)電子。所以硅的化學(xué)性質(zhì)與碳相似。容易形成共價(jià)化合物。2也可發(fā)生的反應(yīng)。Si+O2SiO2將碳、硅化學(xué)性質(zhì)對(duì)比表記錄于筆記中。板書(shū)指導(dǎo)閱讀講述提問(wèn)四、硅的制法課本第四頁(yè)用適量碳還原二氧化硅得到粗硅。將粗硅與氯氣在高溫下反應(yīng)，得液態(tài)不純的四氯化硅，經(jīng)分餾提純用氫氣還原即可得純硅。寫(xiě)出以上各步制純硅的化學(xué)反應(yīng)方程式？根據(jù)所講的知識(shí)寫(xiě)出化學(xué)反應(yīng)方程式：2C+SiO2Si+2COSi+2Cl2SiCl4SiCl4+2H2Si+4HCl板書(shū)投影講述小結(jié)五、硅的用途硅的應(yīng)用樹(shù)狀圖（或用電腦制作的課件來(lái)代替）。（見(jiàn)附3）在科學(xué)家們的努力下，新思維、新方法層出不窮。人們正朝著按人的意志安排一個(gè)個(gè)原子的目標(biāo)沖刺，多少奇跡展現(xiàn)眼前。到尋時(shí)新材料的研制和生產(chǎn)就像一千零一夜里的阿拉丁神燈一樣，幾乎無(wú)所不能，樣樣遂人心意地安排。指