§3-3-2二氧化硅與信息材料.doc

江蘇省揚(yáng)中高級(jí)中學(xué)2014級(jí)高一化學(xué)教案專題3 從礦物到基礎(chǔ)材料第三單元 含硅礦物與信息材料定案時(shí)間 2014-12-11課題：3-3-2. 二氧化硅與信息材料 教 學(xué) 目 標(biāo)： 知識(shí)目標(biāo)1、知道二氧化硅的一些性質(zhì)及硅單質(zhì)的制備2、了解二氧化硅和單晶硅的用途能力目標(biāo)3、了解我國(guó)材料科學(xué)發(fā)展的成就，社會(huì)及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展對(duì)新型材料的要求情感目標(biāo)4、激發(fā)學(xué)習(xí)化學(xué)的熱情，提高社會(huì)責(zé)任感。教 學(xué) 重 點(diǎn)：二氧化硅和單晶硅的應(yīng)用，二氧化硅的性質(zhì)。教 學(xué) 難 點(diǎn)： 二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)。教 學(xué) 過(guò) 程：引入：你們平時(shí)愛看電視嗎？主持人中你們最喜歡哪一位？設(shè)疑；很多節(jié)目都有主持人在現(xiàn)場(chǎng)與全國(guó)各地的觀眾進(jìn)行交流的場(chǎng)景，那么，聲音和圖像信號(hào)是如何同步及時(shí)傳輸?shù)礁鞯氐哪?？又是使用了什么材料呢？講述： 圖像信號(hào)、聲音信號(hào)必須依靠光纜及時(shí)傳遞，讓我們盡管身處不同的地方，卻都能同步收看。制光纜的主要原料是二氧化硅，下面我們首先研究二氧化硅的性質(zhì)。投影：瑪瑙、石英等圖片板書： 一、二氧化硅1存在形式：沙子、石英、水晶、硅藻土設(shè)問(wèn)：二氧化硅是氧化物，它是哪類氧化物？設(shè)疑： 酸性氧化物應(yīng)該具有那些性質(zhì)呢？請(qǐng)大家根據(jù)閱讀課本內(nèi)容設(shè)計(jì)表格歸納二氧化硅的性質(zhì)。板書：2性質(zhì)：性質(zhì)二氧化硅狀態(tài)固態(tài)硬度大熔沸點(diǎn)很高化學(xué)性質(zhì)與水不反應(yīng)與堿溶液SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O與堿性氧化物SiO2+CaOCaSiO3歸納：從上面的比較我們看出，SiO2性質(zhì)不活潑，不與水、酸（氫氟酸除外）反應(yīng)，耐高溫、耐腐蝕。但可與堿性氧化物和強(qiáng)堿溶液反應(yīng)。設(shè)疑：盛放氫氧化鈉溶液的玻璃試劑瓶不能用玻璃塞，你知道是什么原因嗎？強(qiáng)調(diào)：氫氧化鈉與玻璃中二氧化硅反應(yīng)，生成硅酸鈉，具有粘性，容易把瓶子和塞子粘住，不容易打開。講述： SiO2的熔沸點(diǎn)很高是由它的結(jié)構(gòu)決定的，它是空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。板書：3空間結(jié)構(gòu)：立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)單元：正四面體介紹： SiO2用途非常廣泛，可用于制作光學(xué)鏡片、石英坩堝等。過(guò)渡：我們開始講的光導(dǎo)纖維也是由SiO2制取的。二光導(dǎo)纖維資料：光導(dǎo)纖維，簡(jiǎn)稱“光纖”，就是一種能利用光的全反射作用來(lái)傳導(dǎo)光線的透明度極高的玻璃細(xì)絲。光纖通信發(fā)展很快，全世界總量超過(guò)1億公里。我國(guó)在這方面起步并不算晚，1995年一年鋪設(shè)了130萬(wàn)公里，全國(guó)已形成八橫八縱的干線網(wǎng)。中日海底光纜已經(jīng)開通，中美海底光纜工程也已經(jīng)啟動(dòng)。1992年美國(guó)曾提出一項(xiàng)關(guān)于通信方面的計(jì)劃，這就是“信息高速公路”計(jì)劃，而光纖、光纜是信息高速公路的基石。提問(wèn)：光導(dǎo)纖維有哪些用途呢？過(guò)渡：光纖很神奇，下面我們?cè)賮?lái)看個(gè)神奇的圖片：用硅原子組成的兩個(gè)漢字“中國(guó)”。介紹：照片上的兩個(gè)字是在硅晶體表面，通過(guò)操縱硅原子“寫出”的。“中國(guó)”兩個(gè)字“筆畫”的寬度約兩納米，這是目前世界上最小的漢字，說(shuō)明人類已進(jìn)入操縱原子的時(shí)代，目前只有中國(guó)等少數(shù)國(guó)家掌握。我們應(yīng)該為此感到自豪。講述：硅常作半導(dǎo)體材料。硅半導(dǎo)體材料的制備必須先制得高純硅。設(shè)問(wèn)：那么硅晶體又是如何制備的呢？板書：三、硅1硅的制備 ：制粗硅：2C+SiO2Si+2CO板書： 硅提純：Si+2Cl2SiCl4（400500 ） SiCl4+2H2Si+4HCl引導(dǎo)：晶體硅的性質(zhì)又怎樣呢？請(qǐng)大家閱讀課本82頁(yè)，然后歸納一下。板書：2硅的物理性質(zhì)： 灰黑色、有金屬光澤、硬而脆的固體。熔沸點(diǎn)高，硬度大，難溶于水。硅晶體的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是一種重要的半導(dǎo)體材料。3硅的化學(xué)性質(zhì)（1）常溫下，性質(zhì)穩(wěn)定，與氧氣、氯氣、硝硫酸等都很難反應(yīng)（2）加熱高溫條件下，與氧氣、氯氣等反應(yīng)。 Si + O2 SiO2 Si + 2Cl2 SiCl4（液態(tài)）4硅的用途鞏固練習(xí)：1下列關(guān)于硅和二氧化硅的性質(zhì)敘述中正確的是 （ C ） A.常溫下O2能把Si氧化成SiO2 BSiO2是酸性氧化物，能與水反應(yīng)生成硅酸 C石英、水晶、海沙的主要成分都是SiO2 D硅通常很穩(wěn)定，不溶于常見的溶液中。 2要除去SiO2中混有的少量雜質(zhì)CaCO3，最適宜的試劑是 ( B ) A.水 B.鹽酸 C.稀硫酸 D.氫氧化鈉溶液。3據(jù)2001年12月有消息報(bào)道，有科學(xué)家提出硅是“21世紀(jì)的能源”、“未來(lái)的石油”的觀點(diǎn) 。假如硅作為一種普通使用的新型能源被開發(fā)利用，關(guān)于其有利因素的下列說(shuō)法中，你認(rèn)為不妥當(dāng)?shù)氖?（ D ）A.硅便于運(yùn)輸、儲(chǔ)存，從安全角度考慮，硅是最佳的燃料；B.硅的來(lái)源豐富，易開采，且可再生；C.硅燃燒放出的熱量大，且燃燒產(chǎn)物對(duì)環(huán)境污染程度底，容易有效控制；D.尋找高效催化劑，使硅的生產(chǎn)耗能很低，是硅能源開發(fā)利用的關(guān)鍵技術(shù)結(jié)束語(yǔ)：這節(jié)課我們主要學(xué)習(xí)了硅單質(zhì)和二氧化硅的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)及用途，我們也了解到硅及其化合物在全球信息的流通、電子業(yè)的發(fā)展中充當(dāng)了非常重要的角色，隨著科技的發(fā)展，它們還會(huì)為人類文明的進(jìn)步發(fā)揮更多的作用，創(chuàng)造更多的奇跡。希望同學(xué)們努力學(xué)習(xí)，掌握更多的科學(xué)知識(shí)，研究硅這古老而又年輕的元素在更多方面的應(yīng)用。作業(yè)：反思：二氧化硅與信息材料練習(xí)班級(jí)_ 姓名_1科學(xué)家提出硅是“21世紀(jì)的能源”，這主要是由于作為半導(dǎo)體材料的硅在太陽(yáng)能發(fā)電過(guò)程中具有重要的作用。下列關(guān)于硅的說(shuō)法中正確的是 ( )A自然界硅的貯量豐富 B自然界中存在大量單質(zhì)硅C高純度的二氧化硅被用于制作計(jì)算機(jī)芯片 D光導(dǎo)纖維的主要成分是Si 2二氧化硅是一種熔沸點(diǎn)很高的、硬度很大的氧化物，下列有關(guān)二氧化硅用途的說(shuō)法不正確的是( )A.用于制作光學(xué)鏡片 B制造光導(dǎo)纖維 C制石英坩堝 D與水直接反應(yīng)制硅酸3玻璃的主要成分之一是二氧化硅，常溫下，能跟二氧化硅反應(yīng)的物質(zhì)是( )A純堿溶液 B濃硫酸 C氫氟酸 D濃硝酸 4下列反應(yīng)中屬于氧化還原反應(yīng)的是 ( )ASi+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2 BPbO+H2SO4=PbSO4+H2OCNa2SiO3+6HF=Na2SiF6+3H2O DSiO2+4HF=SiF4+2 H2O5下列試劑不能貯存在磨口玻璃塞的試劑瓶里的 ( )A濃硫酸 BNaOH溶液 C鹽酸 D硫酸銅溶液6生石灰中往往含有雜質(zhì)CaCO3和SiO2，要檢驗(yàn)是否存在這兩種雜質(zhì)，最好選用 ( ) A水 B鹽酸 C硫酸 D燒堿二、填空題7在Na2SiO3溶液中通入過(guò)量CO2氣體生成白色沉淀，此沉淀不溶于鹽酸，但能溶于氫氧化鈉溶液重新生成Na2SiO3，試寫出該反應(yīng)的離子方程式 _A+EBCD+H2O加碳高溫加氧化鈣高 溫加氫氧化鈉加熱8A、B、C、D、E代表單質(zhì)或化合物，它們之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系如下圖所示。A為地殼中含量?jī)H次于氧的非金屬元素的單質(zhì)，其晶體結(jié)構(gòu)與金剛石相似。請(qǐng)?zhí)羁眨?（1）形成單質(zhì)A的原子的結(jié)構(gòu)示意圖為 _ ，它的最高化合價(jià)為 _。 （2）B的化學(xué)式（分子式）為_， B和碳反應(yīng)生成A和E的化學(xué)方程式是_。 （3）C的化學(xué)式（分子式）為 _，D的化學(xué)式（分子式）為 _ 。 三、計(jì)算：9在煉鐵時(shí),常采用CaCO3除去礦石中的SiO2?，F(xiàn)有SiO2和CaCO3的混合物26g，在高溫下加熱到質(zhì)量不再改變，冷卻后稱質(zhì)量為17.2g.(1)寫出可能發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式；(2)求產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況時(shí)的體積；*(3)求原混合物中的SiO2的質(zhì)量.參考答案 1.A 2.D 3.C 4.A 5.D 6