第二節(jié)硅和二氧化硅

1、第二節(jié) 硅和二氧化硅教學(xué)目標(biāo)1. 使學(xué)生了解硅的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、性質(zhì)、用途、存在及制備方法。2. 使學(xué)生了解二氧化硅的存在、性質(zhì)和用途。3. 培養(yǎng)學(xué)生對(duì)知識(shí)歸納、總結(jié)和探究的能力。教學(xué)重點(diǎn)硅和二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)教學(xué)難點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的歸納、總結(jié)和探究的能力課時(shí)安排一課時(shí)教學(xué)方法引導(dǎo)、探究、對(duì)比、練習(xí)教學(xué)用具投影儀 兩條干燥的布條或線繩（其中一條在硅酸鈉溶液中預(yù)先浸過(guò)） 、酒精燈、火柴 教學(xué)過(guò)程引言請(qǐng)大家看課本彩圖中的硅單質(zhì)照片。師別看它看起來(lái)灰溜溜， 它自己及它的化合物的作用卻是大得很。 大到高科技領(lǐng)域， 小到我們的周圍， 到處都有硅及其化合物的蹤影。 當(dāng)今電子工業(yè)的飛速發(fā)展， 更是與人們對(duì) 硅的性

2、質(zhì)的認(rèn)識(shí)息息相關(guān)。本節(jié)課，我們就來(lái)學(xué)習(xí)硅及其化合物的有關(guān)知識(shí)。板書第二節(jié) 硅和二氧化硅 過(guò)渡首先，我們來(lái)認(rèn)識(shí)一下元素含量居于自然界第二的硅單質(zhì)的性質(zhì)。 板書一、硅（ Si）師請(qǐng)大家閱讀課本 P145 的第一、二自然段，總結(jié)出硅的存在形態(tài)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、物理 性質(zhì)等方面的內(nèi)容。學(xué)生閱讀 問(wèn)硅元素以什么形態(tài)存在于自然界？硅元素主要存在于什么物質(zhì)里？ 生硅以化合態(tài)存在于自然界，硅元素主要存在于地殼的各種礦物和巖石里。問(wèn)硅有幾種同素異形體？分別是什么？ 生硅有晶體硅和無(wú)定形硅兩種同素異形體。問(wèn)為什么晶體硅的熔沸點(diǎn)高、硬度大？ 生因?yàn)樗慕Y(jié)構(gòu)類似于金剛石。問(wèn)硅的導(dǎo)電性怎樣？ 生介于金屬與非金屬之間，是半導(dǎo)體

3、。師很好。以上內(nèi)容我們可總結(jié)如下： 板書以化合態(tài)存在于自然界，有兩種同素異形體。（1）物理性質(zhì)：熔、沸點(diǎn)高，硬度大，半導(dǎo)體。 過(guò)渡那么，硅單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)又有哪些？其與同主族的碳相比，是否一樣？下面， 我們就來(lái)學(xué)習(xí)這個(gè)問(wèn)題。板書（2）化學(xué)性質(zhì) 師請(qǐng)大家根據(jù)初中所學(xué)知識(shí)回答，碳單質(zhì)有哪些化學(xué)性質(zhì)？生碳單質(zhì)在常溫下性質(zhì)穩(wěn)定，高溫時(shí)可與氧氣等活潑非金屬反應(yīng)。在化學(xué)反應(yīng)中常做還原劑。師回答得很好。那么，硅的性質(zhì)是否也如此呢？請(qǐng)大家閱讀課本P146第一自然段進(jìn)行總結(jié)。學(xué)生閱讀后回答常溫下，硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，除氟氣、氫氟酸和強(qiáng)堿外，硅不跟其他物質(zhì)，如氧氣、 氯氣、硝酸、硫酸等起反應(yīng)。加熱時(shí)，能跟一些非金屬

4、反應(yīng)，如它能和氧氣反應(yīng)生成二 氧化硅。師對(duì)。我們可把上述硅單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)歸納如下：講解并板書常溫下性質(zhì)穩(wěn)定Si+2F2=SiF 4 Si+4HF=SiF 4+2H2 fSi+2NaOH+H 2O=Na2SiO3+2H2f Si+02SiO2師除此以外，硅在高溫時(shí)還可分別與碳及氮?dú)夥磻?yīng)生成熔沸點(diǎn)很高、硬度很大的金剛砂一一碳化硅（SiC）及氮化硅（Si3N4）。過(guò)渡物質(zhì)的用途由其性質(zhì)決定，硅的這些性質(zhì)決定了硅什么樣的用途呢？請(qǐng)大家閱 讀課本P146第二自然段和課本 P147選學(xué)內(nèi)容“硅的用途”。板書（3）硅的用途學(xué)生閱讀后回答可以用來(lái)制集成電路、晶體管、硅整流器、太陽(yáng)能電池，還可以用 來(lái)制造變壓器

5、鐵芯及耐酸設(shè)備等。師回答得很好。不過(guò)，大家需要知道的是，電子工業(yè)上所用的硅，都是純度很高的 硅，而由我們剛才所學(xué)知識(shí)知道，自然界沒(méi)有單質(zhì)硅存在。那么，我們?cè)鯓又迫」枘兀空?qǐng)大家看課本后回答。板書（4）硅的制法學(xué)生看書后回答 我們使用的硅，都是從硅的化合物中提取的。工業(yè)上用碳和二氧化硅在高溫下反應(yīng)制取硅。咼溫板書SQ2+2CSi+2C0 f （工業(yè)制法）師注意！上述反應(yīng)中的產(chǎn)物是一氧化碳，而不是二氧化碳。另外，通過(guò)上述反應(yīng)所 制得的硅只是粗硅，用做半導(dǎo)體材料時(shí)，還需將其提純。過(guò)渡硅在常溫下性質(zhì)穩(wěn)定，但在受熱條件下可與氧氣反應(yīng)生成二氧化硅。接下來(lái)， 我們來(lái)學(xué)習(xí)硅的最高價(jià)氧化物二氧化硅的性質(zhì)。板書二、

6、二氧化硅（SiO2）問(wèn)二氧化硅與二氧化碳都是第W A族元素形成的最高價(jià)氧化物，它們的性質(zhì)是否相同呢？請(qǐng)大家回憶我們初中學(xué)過(guò)的二氧化碳的性質(zhì)，并從物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)兩方面回答。生二氧化碳的物理性質(zhì)是：常溫常壓下是無(wú)色無(wú)味的氣體，能溶于水，密度比 空氣大?；瘜W(xué)性質(zhì)是：本身不燃燒，一般情況下也不支持燃燒，能與水反應(yīng)生成碳酸，能與堿反 應(yīng)，是酸性氧化物。師大家回答得很流利。請(qǐng)問(wèn)，有沒(méi)有固體的二氧化碳？生有！固體的二氧化碳叫干冰。師干冰可以用來(lái)人工降雨，為什么？生因?yàn)楦杀幸咨A的性質(zhì)。師那么，二氧化碳所具有的物理性質(zhì)二氧化硅是否具有呢？請(qǐng)大家看課本有關(guān)內(nèi)容， 比較二氧化碳與二氧化硅的物理性質(zhì)。板書(1

7、)物理性質(zhì)學(xué)生看書后回答二氧化硅與二氧化碳的物理性質(zhì)差別很大，它是一種堅(jiān)硬難熔的固體，不溶于水。板書堅(jiān)硬難溶的固體，不溶于水。過(guò)渡二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)與二氧化碳相比，是不是也有這么大的差異呢？請(qǐng)大家閱讀課本有關(guān)內(nèi)容，并填寫下表。板書(2)化學(xué)性質(zhì)投影展示SiO2與C02化學(xué)性質(zhì)的比較物質(zhì)二氧化硅(SiO2)二氧化碳(CO2)與水反應(yīng)與酸反應(yīng)與堿反應(yīng)與堿性氧化物反應(yīng)與碳反應(yīng)找一個(gè)同學(xué)把答案填寫在膠片上，不足部分由教師和學(xué)生共同補(bǔ)充注：上表答案不反應(yīng)CO2+H2O H2CO3SiO2+4HF=SiF 4 f +2H2O不反應(yīng)SiO2+2NaOH=Na 2SQ3+H2OCO2+2NaOH=Na 2CO

8、3+H2OCO2+NaOH=NaHCO 3咼溫SiO2+CaOCaSiO3CO2+Na2O=Na 2CO 3咼溫SiO2+2CSi+2CO fCO2+C=2CO師從上表可以看出，二氧化硅能與堿反應(yīng)生成相應(yīng)的鹽和水，是一種酸性氧化物,它不能溶于水得到相應(yīng)的酸硅酸。酸性氧化物一般不與酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而二氧化硅卻能與氫氟酸發(fā)生反應(yīng)，這也是工業(yè)上用氫氟酸雕刻玻璃的反應(yīng)原理。以上兩點(diǎn)，屬二氧化硅的特性。由此，我們可總結(jié)出二氧化硅的主要化學(xué)性質(zhì)為：講解并板書不溶于水的酸性氧化物，能與氫氟酸反應(yīng)。問(wèn)題探究為什么實(shí)驗(yàn)室中盛放堿液的試劑瓶用橡皮塞而不用玻璃塞。生因?yàn)椴Ａе泻?SiO2, SiO2是酸性氧化物，

9、能和堿起反應(yīng)，容易使玻璃瓶塞和 瓶頸粘在一起而不能打開。師很正確。過(guò)渡二氧化硅廣泛存在于自然界中，與其他礦物共同構(gòu)成了巖石，天然二氧化硅也 叫硅石。砂子的主要成分就是二氧化硅， 石英的主要成分也是二氧化硅， 水晶是純度較高的 二氧化硅。請(qǐng)大家看課本有關(guān)內(nèi)容，了解它們的用途。并總結(jié)出來(lái)。板書(3)用途學(xué)生看書后回答二氧化硅可用來(lái)做光導(dǎo)纖維；石英可用來(lái)做石英鐘、石英表，耐高 溫的石英玻璃；水晶可以用來(lái)制造電子工業(yè)中的重要部件、光學(xué)儀器、工藝品、眼鏡片等, 含有有色雜質(zhì)的石英，還可用于制造精密儀器軸承，耐磨器皿和裝飾品等。師大家回答得很全面。師確實(shí)，二氧化硅在日常生活、生產(chǎn)和科研等方面有著重要的用途

10、，但有時(shí)也會(huì)對(duì)人體造成危害，使人患硅肺病，請(qǐng)大家閱讀課本P148 “二氧化硅粉塵的危害”的內(nèi)容。學(xué)生閱讀后師希望大家努力學(xué)習(xí)， 并能在將來(lái)發(fā)明和創(chuàng)造一些新的技術(shù)，新的設(shè)備以控制空氣中粉塵的含量，從而為人類的健康和生存環(huán)境做出貢獻(xiàn)。過(guò)渡剛才我們提到二氧化硅不能溶于水得到相應(yīng)的酸硅酸。那么，硅酸是怎樣的一種酸？它怎樣制得呢？下面我們就來(lái)學(xué)習(xí)這個(gè)問(wèn)題。板書三、硅酸（H2SiO3）師從上一節(jié)我們比較同主族元素的性質(zhì)知道，硅酸是一種比碳酸還要弱的酸，它不溶于水，不能使指示劑變色，是一種白色粉末狀的固體。板書不溶于水，酸性比碳酸弱。師硅酸可通過(guò)可溶性硅酸鹽與酸反應(yīng)得到，如：講解并板書 Na2SiO3+2H

11、CI+H 2O=H 4SiO4 J +2NaCI Na2SiO3+CO2+2H 2O=H 4SQ4 J +Na2CO3講解生成的 H4SiO4叫原硅酸，是一種白色膠狀物質(zhì)，不溶于水，在干燥的空氣中 易失水變成硅酸。硅酸在加熱條件下會(huì)進(jìn)一步失水得到二氧化硅。板書H4SiO4=H2SiO3+H2O H2SQ3SQ2+H2O過(guò)渡剛才我們提到的硅酸鈉， 是一種可溶性的硅酸鹽，而其他硅酸鹽多數(shù)是不溶于水的。硅酸鹽是構(gòu)成地殼巖石的主要成分，自然界中存在的各種天然硅酸鹽礦物，約占地殼質(zhì)量的5%。板書四、硅酸鹽師請(qǐng)大家看以下實(shí)驗(yàn)。演示實(shí)驗(yàn)取兩根一樣的干燥布條（其中一根在硅酸鈉溶液中浸過(guò)）在火焰上燃燒。問(wèn)兩根布

12、條燃燒的情況一樣嗎？現(xiàn)象有何不同？生不一樣。一根很容易燃燒，一根不燃。師是什么原因造成了這樣的差別呢？答案在這里！板書硅酸鈉（Na2SiO3）講解不燃的布條是由于我預(yù)先在硅酸鈉溶液中浸泡并曬干的。這也是硅酸鈉的用途之一。硅酸鈉的水溶液俗名“水玻璃”，其用途很廣，建筑工業(yè)及造紙工業(yè)用它做粘合劑。木材或織物用水玻璃浸泡過(guò)后既防腐又不易著火。浸過(guò)水玻璃的鮮蛋可以長(zhǎng)期保存。水玻璃還用作軟水劑，洗滌劑和制肥皂的填料。它也是制硅膠和分子篩的原料。硅酸鹽的種類很多，結(jié)構(gòu)也很復(fù)雜，通?？捎枚趸韬徒饘傺趸锏男问絹?lái)表示其組 成。書寫時(shí)，應(yīng)把金屬元素的氧化物寫在前面，若有多種金屬元素，按活潑性依次減弱的順 序

13、寫出其氧化物，然后寫 SiO2,最后寫H2O，且各氧化物之間要用“ ”隔開。如：板書并講解Na2SiO3Na2O SiO2Al 2 （Si2O5）（OH） 4Al 2O3 2SiO2 2H2O師粘土的主要成分也是硅酸鹽，是制造陶瓷器的主要原料。投影練習(xí)閱讀下文，完成13題。硅晶體結(jié)構(gòu)類似于金剛石，低溫下單質(zhì)硅不活潑，與空氣、H2O、酸均無(wú)作用，但可與強(qiáng)堿和強(qiáng)氧化劑在適當(dāng)溫度下作用，如硅能與鹵素在加熱或高溫下生成四鹵化硅，高價(jià)態(tài)硅的化合物可在高溫下被碳、鎂、氫等還原劑還原成單質(zhì)硅；工業(yè)上也可用硅石與焦炭在高溫下制金剛砂（SiC）,某高純硅煉制廠利用食鹽、石英、水、焦炭為原料制取用作半導(dǎo)體材料 的

14、高純硅。1假設(shè)根據(jù)每步反應(yīng)建立一個(gè)生產(chǎn)車間，該高純硅廠家需要幾個(gè)車間A.3個(gè)B.4個(gè)C.5個(gè)D.6個(gè)2生產(chǎn)原理中沒(méi)有涉及到的反應(yīng)是A.置換反應(yīng)B.復(fù)分解反應(yīng)C.化合反應(yīng)D.電解反應(yīng)3該廠家不采用石英與焦炭直接制高純硅的主要原因是B.產(chǎn)品中含SiCD.耗能太大A.產(chǎn)量太低C.產(chǎn)品中含有過(guò)量的硅石和焦炭答案：1.C2.B3.BB.硅酸鹽D.鋁酸鹽4. AI 2O3 2SiO2 2H2O 是A.混合物C.兩種氧化物的水化物解析：硅酸鹽的種類繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，人們通常用金屬氧化物和二氧化硅的形式來(lái)表示Al 2組成，如Na2SiO3改寫成Na2OSQ2。解此類題時(shí)，先把題目所給氧化物反寫過(guò)來(lái)則為 （Si2O5） （OH ） 4,為高嶺石，即為硅酸鹽，不是混合物，也不是兩種氧化物的水化物，更 不是鋁酸鹽。答案：B板書設(shè)計(jì)第三節(jié)硅和二氧化硅一、硅（Si）以化合態(tài)存在于自然界；有兩種同素異形體。（1）物理性質(zhì)：熔沸點(diǎn)高、硬度大、半導(dǎo)體。（2）化學(xué)性質(zhì)常溫下性質(zhì)穩(wěn)定疋此部片內(nèi)容亦町投鑒礦示）S.+ 曲 SiFt.Sj+4HF5.耳+2生 tSi+ tSi+02SiO2（3）硅的用途（4）硅的制法咼溫SiO2+2CSi+2C0 f （工業(yè)制法）二、二氧化硅（SiO2）（