第1課時(shí)教案(4)

1、第一課時(shí)課題：第四章 第一節(jié) 無(wú)機(jī)非金屬材料的主角-硅(一)目的知識(shí)與技能1、了解硅在自然界中的含量、存有、用途2、了解二氧化硅的物理性質(zhì)，掌握二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)過(guò)程與方法1、自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)的水平。2、活動(dòng)探究，通過(guò)硅與碳、二氧化硅與二氧化碳的比較，培養(yǎng)學(xué)生的歸納水平、比較水平。情感態(tài)度價(jià)值觀通過(guò)了解材料發(fā)展的歷史與前景，使學(xué)生理解化學(xué)在材料科學(xué)中的重要地位，體會(huì)化學(xué)的創(chuàng)造性和實(shí)用性，激發(fā)對(duì)化學(xué)科學(xué)的興趣。重 點(diǎn)二氧化硅的性質(zhì)(尤其是作為酸性氧化物的性質(zhì))難 點(diǎn)二氧化硅的存有等STS注重的拓展性學(xué)習(xí)內(nèi)容知識(shí)結(jié)構(gòu)與板書設(shè)計(jì)第四章 第一節(jié) 無(wú)機(jī)非金屬材料的主角-硅(一)一、二氧化硅和硅酸1

2、、二氧化硅(SiO2 )(1) 存有(2) 用途(3) 物理性質(zhì)：熔點(diǎn)高，硬度大的固體、不溶于水，純凈的SiO2 晶體無(wú)色透明(4) 結(jié)構(gòu)：空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(5) 化學(xué)性質(zhì)：穩(wěn)定，不活潑 具有酸性氧化物的性質(zhì)：(不溶于水且不和水反應(yīng))與強(qiáng)堿反應(yīng) ：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O 與堿性氧化物反應(yīng)：SiO2+CaOCaSiO3 與HF的反應(yīng)：SiO2+4HF=SiF4 +2H2O 2、硅酸(H2SiO3)硅酸是一種弱酸，它不溶于水，不能使指示劑變色，是一種白色粉末狀的固體。Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3 Na2SiO3+H2SO4=Na2SO4+H2SiO3 Na2

3、SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3 H2SiO3 H2O +SiO2 教學(xué)過(guò)程教學(xué)步驟、內(nèi)容教學(xué)方法、手段、師生活動(dòng)引入我們生成的地球，它堅(jiān)硬的地殼是由什么構(gòu)成的？ 巖石，構(gòu)成巖石的主要成分是硅酸鹽及硅的氧化物。問(wèn)一提到硅，同學(xué)們又能想到什么呢？硅谷：美國(guó)新興的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū),電子技術(shù)研究中心,計(jì)算機(jī)生產(chǎn)的重要基地,位于加利福尼亞州圣弗朗西斯科南端.半導(dǎo)體：?jiǎn)尉Ч枋前雽?dǎo)體器材的核心材料,硅半導(dǎo)體是集成電路的主要材料,估計(jì)在21世紀(jì),硅仍然會(huì)占半導(dǎo)體材料的95%以上.沙子、石英、水晶：主要成分是硅的氧化物光導(dǎo)纖維：從石英玻璃熔融體中,拉出直徑為100微米的細(xì)絲.再把千百根光導(dǎo)

4、纖維組合并增強(qiáng)處理,就制成成光纜,其優(yōu)點(diǎn)：質(zhì)輕,體積小,輸送距離長(zhǎng),保密性好,成本低.導(dǎo)入從古至今，在無(wú)機(jī)非金屬材料中，硅一直都在扮演著主要的角色。今天，就讓我們一同來(lái)研究一下硅的氧化物-二氧化硅及硅酸和硅酸鹽的性質(zhì) 。板書第四章 第一節(jié) 無(wú)機(jī)非金屬材料的主角-硅(一)講硅在地殼中含量豐富，僅次于氧，排在第二位，約占26.3%。投影元素周期表講位于周期表中的第四長(zhǎng)列上的是碳族，這個(gè)族可謂是豪門望族。其中具有代表性的是其中的兩位兄長(zhǎng)。碳，形成了無(wú)數(shù)種構(gòu)成人類和其它地球生物等的有機(jī)物，“統(tǒng)治了有機(jī)界”。其構(gòu)成的煤、石油等有機(jī)化產(chǎn)品和材料是現(xiàn)代化的基石。而它的弟弟-硅，地殼質(zhì)量的約90%，構(gòu)成了地殼

5、絕大部分巖石、沙子和土壤， “統(tǒng)治了地殼”，而當(dāng)今硅酸鹽工業(yè)的陶瓷、玻璃、水泥等使人類生活日新月異。思考與交流畫出C、Si的原子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，并由此分析：硅的化學(xué)性質(zhì)活不活潑，為什么？硅的化合價(jià)主要是多少？講Si原子最外層有四個(gè)電子,既不易失電子,也不易得電子,所以,硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑。主要形成四價(jià)的化合物。硅是一種親氧元素，在自然界它總是與氧相互化合。所以在氧化氣氛包圍的地球上，硅主要以熔點(diǎn)極大的氧化物及硅酸鹽的形式存有。思考常溫下，單質(zhì)碳、硅的化學(xué)性質(zhì)都不活潑，為什么碳在自然界中有穩(wěn)定的單質(zhì)（金剛石）存有，而硅卻沒(méi)有，說(shuō)明了什么？單質(zhì)硅的化學(xué)性質(zhì)雖然穩(wěn)定，但硅是一種親氧元素，硅原子和氧原子的結(jié)

6、合非常牢固，形成的二氧化硅或硅酸鹽中的硅氧化學(xué)鍵非常牢固，硅氧鍵一旦形成就很難被破壞，所以，自然界中硅都是以二氧化硅或硅酸鹽的形式存有，沒(méi)有游離態(tài)的硅。過(guò)下面我們首先來(lái)研究一下二氧化硅的性質(zhì)和用途。板書一、二氧化硅和硅酸1、二氧化硅(SiO2 ) (1) 存有講SiO2 是硅的重要化合物。地球上存有的天然二氧化硅約占地殼質(zhì)量的12，其存有形態(tài)有結(jié)晶形和無(wú)定形兩大類，通稱硅石。投影并展示水晶、瑪瑙、石英坩堝、一段光纜講水晶是自然界中六方柱狀的透明晶體，瑪瑙的成分也是SiO2，它們除了一些常見(jiàn)的可作飾物等用途外，SiO2 在工業(yè)上用途也非學(xué)廣泛，例如，以石英為材料而制成的纖維在電信行業(yè)的應(yīng)用等。板

7、書(2) 用途硅石結(jié)晶形：瑪瑙、石英、水晶無(wú)定形：硅藻土投影小結(jié)、制光導(dǎo)纖維、石英玻璃制化學(xué)儀器、石英表、石英鐘、水晶制光學(xué)儀器和工藝品、瑪瑙制精密軸承和裝飾品講結(jié)合已有的關(guān)于水晶、沙子主要成分也是SiO2的知識(shí)，思考一下，SiO2的物理性質(zhì)有哪些，注意與CO2進(jìn)行比較研究SiO4四面體結(jié)構(gòu)板書(3) 物理性質(zhì)：熔點(diǎn)高，硬度大的固體、不溶于水，純凈的SiO2 晶體無(wú)色透明思考為什么SiO2與CO2的性質(zhì)上有著這么大的差別呢？講主要取決于結(jié)構(gòu)的不同。CO2是C與O通過(guò)化學(xué)鍵所連接的分子結(jié)構(gòu)，而SiO2 是SiO四面體結(jié)構(gòu)投影硅氧四面體結(jié)構(gòu)講SiO4四面體：每1個(gè)Si原子周圍結(jié)合4個(gè)O原子，Si在

8、中心,O在四個(gè)頂角. 同時(shí)每1個(gè)O原子周圍結(jié)合2個(gè)Si原子相結(jié)合。二氧化硅中氧原子與硅原子個(gè)數(shù)比為2：1,通常用SiO2 來(lái)表示二氧化硅的組成. 板書(4) 結(jié)構(gòu)：空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)講我們說(shuō)，結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，SiO2 的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不僅決定了其物理性質(zhì)的特殊性，還決定了其化學(xué)性質(zhì)的穩(wěn)定性。板書(5) 化學(xué)性質(zhì)：穩(wěn)定，不活潑 具有酸性氧化物的性質(zhì)：(不溶于水且不和水反應(yīng))與強(qiáng)堿反應(yīng) ：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O 與堿性氧化物反應(yīng)：SiO2+CaOCaSiO3 講SiO2除了具有酸性氧化物的通用性之外，還具有特性。比如酸性氧化物一般不與酸反應(yīng)，而SiO2卻能與HF反應(yīng)，這也是工業(yè)上雕刻玻璃的

9、反應(yīng)原理板書 與HF的反應(yīng)：SiO2+4HF=SiF4 +2H2O 講除此之外，SiO2在制水泥、玻璃、純硅時(shí)，還有一些特殊反應(yīng)投影小結(jié) 弱氧化性：SiO2+2CSi +2CO (工業(yè)上制粗硅) 與某些鹽反應(yīng)：Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2 CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2 (工業(yè)上制玻璃的主要反應(yīng))思考與交流1、實(shí)驗(yàn)室為什么不用玻璃瓶盛裝氫氟酸？HF能腐蝕玻璃，因此，盛裝氫氟酸不能用玻璃試劑瓶而要用塑料瓶。2、實(shí)驗(yàn)室盛裝NaOH溶液的試劑瓶為什么用橡膠塞而不用玻璃塞？NaOH溶液能與玻璃中的SiO2 反應(yīng)生成Na2SiO3 ，使瓶塞部分粘結(jié)而無(wú)法打開。因此盛裝NaOH溶

10、液的試劑瓶不能用玻璃塞而要用橡膠塞。過(guò)剛才我們提到SiO2不能溶于H2O得到相應(yīng)的酸，但它對(duì)應(yīng)的酸叫硅酸，那么硅酸是一種怎樣制得的酸呢？板書2、硅酸(H2SiO3)講H2SiO3是一種比H2CO3還要弱的酸，它不溶于水，不能使指示劑褪色，是一種白色粉末狀的固體。板書硅酸是一種弱酸，它不溶于水，不能使指示劑變色，是一種白色粉末狀的固體。 問(wèn)SiO2 不溶于水且不和水反應(yīng)，那么要如何制備硅酸呢？結(jié)合初中制備CO2的方法來(lái)設(shè)想一下？講初中制備CO2是利用碳酸鹽與強(qiáng)酸反應(yīng)，是強(qiáng)酸制弱酸的原理。H2SiO3也是一種很弱的酸，我們是否也可以用硅酸鹽來(lái)制備呢？投影實(shí)驗(yàn)P76 實(shí)驗(yàn)4-1實(shí)驗(yàn)4-1：向飽和Na

11、2SiO3 溶液中滴入酚酞，再滴入稀鹽酸現(xiàn)象滴入酚酞溶液顯紅色，再滴入鹽酸紅色消失，并有透明膠狀物質(zhì)生成結(jié)論Na2SiO3 溶液呈堿性，與酸反應(yīng)生成了H2SiO3 且H2SiO3 難溶于水化學(xué)方程式Na2SiO3+2HCl=H2SiO3 +2NaCl 問(wèn)若改向Na2SiO3溶液中滴加H2SO4 會(huì)有什么現(xiàn)象呢？板書Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3 Na2SiO3+H2SO4=Na2SO4+H2SiO3 講所生成的硅酸逐漸聚合而形成膠體硅酸溶膠，硅酸濃度較大時(shí)，則形成軟而透明的、膠凍狀的硅酸凝膠。硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水就形成硅酸干膠，稱為“硅膠”。硅膠多孔，吸附水分能力強(qiáng)，常用做實(shí)

12、驗(yàn)室和袋裝食品、瓶裝藥品等的干燥劑，也可以用作催化劑的載體。講如果對(duì)硅酸加熱，其可以分解生成SiO2 板書H2SiO3 H2O +SiO2 活動(dòng)與探究硅酸是一種比碳酸還要弱的酸，請(qǐng)利用中學(xué)實(shí)驗(yàn)室常見(jiàn)的儀器及藥品，設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)，證明硅酸的酸性比碳酸弱，并完成一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告。分析利用CO2 溶于水產(chǎn)生H2CO3 ，而H2CO3的酸性比H2SiO3 的酸性強(qiáng)，可以將CO2通入到Na2SiO3的溶液中。板書Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3總結(jié)本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了一種重要的非金屬元素硅的化合物SiO2和H2SiO3，了解了SiO2的重要性質(zhì)及用途。知道了晶瑩透明的水晶、五彩斑斕的

13、瑪瑙與普通沙子的化學(xué)成分并沒(méi)有什么兩樣。知道了SiO2在當(dāng)前信息時(shí)代、IT產(chǎn)業(yè)中的重要作用?；瘜W(xué)知識(shí)可以幫助我們認(rèn)識(shí)，了解世界，我們也可以用學(xué)過(guò)的知識(shí)進(jìn)行發(fā)明、創(chuàng)造，造福人類。自我評(píng)價(jià)1、制造光導(dǎo)纖維的主要原料是（ ） A.晶體硅 B.二氧化硅 C.石墨 D.硅酸鈉2、下列說(shuō)法正確的是（）ASiO2溶于水顯酸性BCO2通入水玻璃(硅酸鈉的水溶液）可得硅酸CSiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸DSiO2晶體中不存在單個(gè)SiO2分子3、下列物質(zhì)中,不能用玻璃瓶來(lái)盛裝的是( )A.燒堿溶液 B.濃硫酸 C.氫氟酸 D.碳酸鈉溶液4、要除去SiO2 中的CaO雜質(zhì)，最適宜的試劑是（ ）A.純堿溶液 B 鹽酸 C 硫酸 D 苛性鈉溶液5、加熱熔融燒堿時(shí)應(yīng)使用下列哪種坩堝（ ）A.石英坩堝 B.普通玻璃坩堝 C.鐵坩堝 D.陶瓷坩堝6