高一第七章第一節(jié)碳族元素（第二課時）

1、高一第七章第一節(jié)碳族元素（第二課時）引言上節(jié)課我們系統(tǒng)地介紹了碳族元素的結(jié)構(gòu)特點及性質(zhì)遞變規(guī)律，本節(jié)課我們重點來學習碳族元素中的硅及其化合物的有關(guān)知識。板書第一節(jié) 碳族元素(第二課時)二、硅及其化合物過渡首先，我們來認識一下元素含量居于自然界第二的硅單質(zhì)的性質(zhì)。板書1.硅(Si)師請大家閱讀課本P149的第一、二自然段，總結(jié)出硅的存在形態(tài)、結(jié)構(gòu)特點、物質(zhì)性質(zhì)等方面的內(nèi)容。學生閱讀問硅元素以什么形態(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。問硅有幾種同素異形體？分別是什么？生硅有晶體硅和無定形硅兩種同素異形體。問為什么晶體硅的熔沸

2、點高、硬度大？生因為它的結(jié)構(gòu)類似于金剛石。問硅的導電性怎樣？生介于金屬與非金屬之間，是半導體。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、沸點高，硬度大，半導體。過渡那么，硅單質(zhì)的化學性質(zhì)怎么樣呢？板書(2)化學質(zhì)師請大家寫出硅原子的結(jié)構(gòu)簡圖，并與碳原子的結(jié)構(gòu)示意圖相比較。板書師請大家說出碳原子與硅原子結(jié)構(gòu)的異同點。生它們的原子序數(shù)不同，電子層數(shù)不同，最外層電子數(shù)相同。問這說明碳單質(zhì)和硅單質(zhì)的化學性質(zhì)是怎樣一種關(guān)系？從結(jié)構(gòu)說明。生元素的化學性質(zhì)主要決定于其最外層電子數(shù)。它們的最外層電子數(shù)相同，化學性質(zhì)應(yīng)該相似；它們的電子層數(shù)不同，說明它們在發(fā)

3、生化學反應(yīng)時的成鍵能力也不相同，而化學活動性有差異。師很正確。那么，根據(jù)初中所學知識回答，碳單質(zhì)的化學性質(zhì)怎樣？生碳單質(zhì)在常溫下性質(zhì)穩(wěn)定，高溫時可與氧氣等活潑非金屬反應(yīng)。在化學反應(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？請大家閱讀課本P149第四自然段進行總結(jié)。學生閱讀后回答常溫下，硅的化學性質(zhì)不活潑，除氟氣、氫氟酸和強堿外，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，能跟一些非金屬反應(yīng)，如它也能和氧氣反應(yīng)生成二氧化硅。師對。我們可把上述硅單質(zhì)的化學性質(zhì)歸納如下：講解并板書常溫下性質(zhì)穩(wěn)定Si+2F2=SiF4 Si+4HF=SiF4+2H2Si+2NaOH+H2O

4、=Na2SiO3+2H2 Si+O2 SiO2師除此以外，硅在高溫時還可分別與碳及氮氣反應(yīng)生成熔沸點很高、硬度很大的金剛砂碳化硅(SiC)及氮化硅(Si3N4)。過渡硅的這些性質(zhì)決定了硅有什么樣的用途呢？請大家閱讀課本P149第五自然段回答。板書(3)硅的用途學生閱讀后回答可以用來制集成電路、晶體管、硅整流器、太陽能電池，還可以用來制造變壓器鐵芯，及耐酸設(shè)備等。師回答得很好。不過，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，而由我們剛才所學知識知道，自然界沒有單質(zhì)硅存在。那么，我們怎樣制取硅呢？請大家看課本后回答。板書(4)硅的制法學生看書后回答我們使用的硅，都是從硅的化合物中提取

5、的。工業(yè)上用碳和二氧化硅在高溫下反應(yīng)制取硅。板書SiO2+2C Si+2CO(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，通過上述反應(yīng)所制得的硅只是粗硅，用做半導體材料時，還需將其提純。過渡下面，我們來介紹一下硅的最高價氧化物二氧化硅的性質(zhì)。板書2.二氧化硅(SiO2)問二氧化硅與二氧化碳都是第A族元素形成的最高價氧化物，它們的性質(zhì)是否相同呢？請大家回憶我們初中學過的二氧化碳的性質(zhì)，并從物理性質(zhì)和化學性質(zhì)兩方面回答。生二氧化碳的物理性質(zhì)是：常溫常壓下是無色無味的氣體，能溶于水，密度比空氣大。化學性質(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)，

6、是酸性氧化物。師大家回答得很流利。請問，有沒有固體的二氧化碳？生有！固體的二氧化碳叫干冰。師干冰可以用來人工降雨，為什么？生因為干冰有易升華的性質(zhì)。師那么，二氧化硅有沒有呢？請大家看課本有關(guān)內(nèi)容，比較二氧化碳與二氧化硅的物理性質(zhì)。板書(1)物理性質(zhì)學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，它是一種堅硬難熔的固體，不溶于水。板書堅硬難溶的固體，不溶于水。過渡二氧化硅的化學性質(zhì)與二氧化碳相比，是不是也有這么大的差異呢？請大家閱讀課本有關(guān)內(nèi)容，并填寫下表。板書(2)化學性質(zhì)投影展示SiO2與CO2化學性質(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) 與堿應(yīng) 與

7、堿性氧化物反應(yīng) 與碳反應(yīng) 找一個同學把答案填寫在膠片上，不足部分由教師和學生共同補充師從上表可以看出，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，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)注：上表答案不 反 應(yīng) CO2+H2O H2CO3 SiO2+4HF=SiF4+2H2O 不 反 應(yīng) SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OC

8、O2+NaOH=NaHCO3 SiO2+CaO CaSiO3 CO2+Na2O=Na2CO3 SiO2+2C Si+2CO CO2+C=2CO 問已知玻璃中含有SiO2，回答為什么實驗室中盛放堿液的試劑瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？生因為SiO2是酸性氧化物，能和堿起反應(yīng)，容易使瓶塞和瓶頸粘在一起而不能打開。師很正確。過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。請大家看課本有關(guān)內(nèi)容，了解它們的用途。并總結(jié)出來。板書(3)用途學生看書后回答二氧化硅可用來做光導纖維；石英可用來做石英鐘、

9、石英表，耐高溫的石英玻璃；水晶可以用來制造電子工業(yè)中的重要部件、光學儀器、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，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，但有時也會對人體造成危害，使人患硅肺病，請大家閱讀課本P151“二氧化硅粉塵的危害”的內(nèi)容。學生閱讀后師希望大家努力學習，并能在將來發(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。過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？下面我們就來學習這個問題。板書3.硅酸(H2S

10、iO3)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。師硅酸可通過可溶性硅酸鹽與酸反應(yīng)得到，如：講解并板書Na2SiO3+2HCl+H2O=H4SiO4+2NaClNa2SiO3+CO2+2H2O=H4SiO4+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。板書 H4SiO4=H2SiO3+H2O過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

11、物，約占地殼質(zhì)量的5%。板書4.硅酸鹽師請大家看以下實驗演示實驗取兩根一樣的干燥布條(其中一根在硅酸鈉溶液中浸過)在火焰上燃燒。問兩根布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后既防腐又不易著火。浸過水玻璃的鮮蛋可以長期保存。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

12、復雜，通?？捎枚趸韬徒饘傺趸锏男问絹肀硎酒浣M成，如：板書并講解 Na2SiO3 Na2O·SiO2Al2(Si2O5)(OH)4 Al2O3·2SiO2·2H2O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1.工業(yè)上制取單質(zhì)硅是先在電爐里高溫下用碳還原二氧化硅，制得粗硅，然后將粗硅在高溫下跟氯氣反應(yīng)生成一種液態(tài)物質(zhì)。經(jīng)蒸餾提純后，再用氫氣還原得到純硅。寫出上述反應(yīng)的化學方程式。答案：SiO2+2C Si+2CO Si+2Cl2 SiCl4 SiCl4+2H2 Si+4HCl2.下列說法正確的是A.硅的化學性質(zhì)不活潑，在自然界中可以以游離態(tài)存在B.二氧化硅通入水玻璃可以得到原硅酸C.二氧化硅溶于水顯酸性D.二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸答案：B小結(jié)本節(jié)課我們主要學習了硅及其化合物的有關(guān)知識，它們相互之間的關(guān)系，我們可用下圖概括：投影展示布置作業(yè)課本習題：一；二、3、4、5；三。參考練習1.怎樣由二氧化硅制取硅酸？用有關(guān)反應(yīng)的化學方程式表示之。答案：2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2O H2O+Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H4SiO4H4SiO4=H2O+H2S