高中化學(xué)-高三一輪復(fù)習(xí)硅及其化合物教學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)情分析教材分析課后反思

硅及其化合物1、知識(shí)與技能：⑴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)硅及其氧化物的晶體結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途。⑵認(rèn)識(shí)硅、二氧化硅在生產(chǎn)、信息技術(shù)、材料科學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用。2、過(guò)程與方法：⑴通過(guò)聯(lián)系碳的相關(guān)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；⑵通過(guò)晶體的結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生的空間想像能力。⑶把握“位—構(gòu)—性”三者關(guān)系，掌握元素及化合物一類知識(shí)的學(xué)習(xí)方法。3、情感態(tài)度與價(jià)值觀：⑴介紹當(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)不再枯燥乏味而是生動(dòng)有趣，有助于幫助學(xué)生開闊眼界，提高科技文化素養(yǎng)。了解更多的現(xiàn)代相關(guān)科學(xué)理論與技術(shù)。⑵能靈活運(yùn)用對(duì)立統(tǒng)一的辯證唯物主義觀點(diǎn)，分析、解釋元素化合物知識(shí)的有關(guān)內(nèi)容。

⑶認(rèn)識(shí)化學(xué)在材料科學(xué)中的重要地位，了解中華民族的傳統(tǒng)文化，激發(fā)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。教學(xué)過(guò)程：硅在地殼中含量豐富，僅次于氧，排在第二位，約占26.3%。位于周期表中的第四長(zhǎng)列上的是碳族，這一族可謂是豪門望族。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。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？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)很高的氧化物及硅酸鹽的形式存在。［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）存在，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)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在，沒(méi)有游離態(tài)的硅。下面我們首先來(lái)研究一下二氧化硅的性質(zhì)和用途。一、硅單質(zhì)1、存在形態(tài)：有晶體硅和無(wú)定形硅兩種同素異形體2、晶體結(jié)構(gòu)：正四面體形晶體Si的結(jié)構(gòu)類似于金剛石的正四面體型，因此物理性質(zhì)與金剛石類似。3、物理性質(zhì)：灰黑色具有金屬光澤的固體、熔點(diǎn)高、硬度大、質(zhì)脆、導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是好的半導(dǎo)體材料。因?yàn)镾i在元素周期表中的位置僅次于金屬與非金屬分界線附近，因此硅有些性質(zhì)與金屬相似。硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下硅的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，除F2、HF和NaOH外，Si不跟其他物質(zhì)起反應(yīng)。4、化學(xué)性質(zhì)(1)常溫下的反應(yīng)：Si+2F2==SiF4Si+4HF==SiF4↑+2H2↑Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑在高溫下，Si能與O2等非金屬單質(zhì)發(fā)生反應(yīng)(2)高溫下的反應(yīng)：Si+O2SiO2Si+2Cl2SiCl4硅可用來(lái)制造集成電路、晶體管、硅整流器等半導(dǎo)體器件，還可以制成太陽(yáng)能電池，可制成有良好導(dǎo)磁性、耐酸性的合金。半導(dǎo)體晶體管及芯片的出現(xiàn),促進(jìn)了信息技術(shù)革命。請(qǐng)大家閱讀教材上的內(nèi)容，了解一下硅的用途。5、硅的用途。eq\o\ac(○,1)信息技術(shù)的關(guān)健材料，——半導(dǎo)體、晶體管、芯片。eq\o\ac(○,2)半導(dǎo)體性能——將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為光能的重要材料——光電池eq\o\ac(○,3)硅合金6、硅的制備(1)工業(yè)上制粗硅SiO2+2CSi+2CO↑石英砂焦炭電爐中粗硅(2)由粗硅制純硅Si+2Cl2SiCl4SiCl4+2H2Si+4HCl二．二氧化硅和硅酸1、二氧化硅(SiO2)(1)存在SiO2是硅的重要化合物。地球上存在的天然二氧化硅約占地殼質(zhì)量的12％，其存在形態(tài)有結(jié)晶形和無(wú)定形兩大類，通稱硅石。(教材圖)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。(2)用途硅石硅石結(jié)晶形：瑪瑙、石英、水晶無(wú)定形：硅藻土①、制光導(dǎo)纖維②、石英玻璃制化學(xué)儀器③、石英表、石英鐘④、水晶制光學(xué)儀器和工藝品⑤、瑪瑙制精密軸承和裝飾品結(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(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[SiO4]四面體結(jié)構(gòu)為什么SiO2[SiO4]四面體結(jié)構(gòu)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Si—O四面體結(jié)構(gòu)[SiO4]四面體：每1個(gè)Si原子周圍結(jié)合4個(gè)O原子，Si在中心,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.(4)結(jié)構(gòu)：空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)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。(5)化學(xué)性質(zhì)：穩(wěn)定，不活潑eq\o\ac(○,1)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+CaOCaSiO3SiO2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)上雕刻玻璃的反應(yīng)原理eq\o\ac(○,2)與HF的反應(yīng)：SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O除此之外，SiO2在制水泥、玻璃、純硅時(shí)，還有一些特殊反應(yīng)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］1、實(shí)驗(yàn)室為什么不用玻璃瓶盛裝氫氟酸？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？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？2、硅酸(H2SiO3)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。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。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？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？實(shí)驗(yàn)4-1實(shí)驗(yàn)4-1：向飽和Na2SiO3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若改向Na2SiO3溶液中滴加H2SO4會(huì)有什么現(xiàn)象呢？Na2SiO3+2HCl==2NaCl+H2SiO3↓Na2SiO3+H2SO4==Na2SO4+H2SiO3↓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)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。如果對(duì)硅酸加熱，其可以分解生成SiO2:H2SiO3H2O+SiO2硅酸是一種比碳酸還要弱的酸，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。Na2SiO3+CO2+H2O==Na2CO3+H2SiO3↓課堂練習(xí)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（）A．SiO2溶于水顯酸性B．CO2通入水玻璃(硅酸鈉的水溶液）可得硅酸C．SiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸D．SiO2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、CO2通入下列各溶液中,不可能產(chǎn)生沉淀的是()A.石灰水B.飽和碳酸鈉溶液C.硅酸鈉溶液D.氯化鈣溶液三、硅酸鹽1、定義：硅酸鹽是由硅、氧、金屬所組成的化合物的總稱。硅酸鹽結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般不溶于水，性質(zhì)很穩(wěn)定。最簡(jiǎn)單的硅酸鹽是硅酸鈉，下面我們主要研究一下硅酸鈉的性質(zhì)2、硅酸鈉(1)物理性質(zhì)：白色固體，易溶于水，水溶液俗稱水玻璃實(shí)驗(yàn)4-2、放入蒸餾水放入Na2SiO3飽和溶液現(xiàn)象當(dāng)水分蒸發(fā)后燃燒當(dāng)水分蒸發(fā)后不易燃燒結(jié)論用水玻璃浸泡過(guò)的木材或織物可防火(2)化學(xué)性質(zhì)：相對(duì)穩(wěn)定，不能燃燒，不易被腐蝕，熱穩(wěn)定性強(qiáng)硅酸鹽的種類很多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，為了方便記憶和計(jì)算，常用氧化物的形式表示硅酸鹽的組成3、表示方法：書寫順序：活潑金屬氧化物在前，不活潑金屬氧化物在后，非金屬氧化物在金屬氧化物后，水在最后方法：eq\o\ac(○,1)找組成元素eq\o\ac(○,2)寫成氧化物的形式，各氧化物前的計(jì)量系數(shù)不能用分?jǐn)?shù)eq\o\ac(○,3)原子個(gè)數(shù)比不變eq\o\ac(○,4)檢查有無(wú)遺漏請(qǐng)用氧化物的形式表示下列硅酸鹽的組成：硅酸鈉【Na2SiO3】————————————鎂橄欖石【Mg2SiO4】————————————高嶺土【Al2(Si2O5)(OH)4】————————————正長(zhǎng)石【KAl(Si3O8)】————————————硅酸鹽材料具有很多優(yōu)良的性能，為我們的生活、為人類的科技進(jìn)步作出了很大的貢獻(xiàn)。受傳統(tǒng)陶瓷某些特殊性能的啟發(fā)，科技工作者在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了一次又一次的創(chuàng)新，又研制出了許多種組成不同、性能更特殊的新型陶瓷。請(qǐng)大家閱讀教材P77上的科學(xué)視野。傳統(tǒng)硅酸鹽材料：(1)陶瓷：日用器皿、建筑飾材、衛(wèi)生潔具(2)玻璃：以石英、石灰石、純堿為主要原料(3)水泥：以黏土和石灰石為主要原料具有特殊功能的含硅物質(zhì)：(1)碳化硅（金剛砂）(2)硅鋼：導(dǎo)磁性良好，用作變壓器鐵芯(3)硅橡膠(4)分子篩：具有均勻微孔結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽(5)生物陶瓷：人造骨在學(xué)習(xí)了金屬及其化合物之后，掌握了一些基本知識(shí)。本節(jié)多數(shù)內(nèi)容屬于了解層次，行文淺顯易讀，部分段落學(xué)生可閱讀自學(xué)、仔細(xì)了解、領(lǐng)悟有關(guān)知識(shí)的內(nèi)涵，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。學(xué)生搜集并觀察身邊及生活環(huán)境中的石英、砂石、水晶、各種含硅礦物、粘土等實(shí)物，分析比較其性狀（硬度、色澤）等物理性質(zhì)的異同，訓(xùn)練學(xué)生的觀察能力等。本節(jié)課教學(xué)目標(biāo)與學(xué)習(xí)目標(biāo)明確，課標(biāo)解讀到位；學(xué)案的設(shè)計(jì)秉承了課前預(yù)習(xí)、課上合作探究、課后鞏固三大部分的思路，課件制作精美實(shí)用，且與學(xué)案匹配使用相得益彰，提高了課堂效率；在課堂中充分發(fā)揮了老師的主導(dǎo)作用，學(xué)生的主體作用，老師和學(xué)生配合默契，效果很好；知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)、情感態(tài)度價(jià)值觀目標(biāo)都取得了較好的效果，從課堂學(xué)生的聽課和回答問(wèn)題來(lái)看，本節(jié)課較好的完成了教學(xué)任務(wù)；從課后的習(xí)題完成情況來(lái)看，學(xué)生基本能掌握。本節(jié)內(nèi)容來(lái)自魯科版《化學(xué)》必修1。本節(jié)包括二氧化硅和硅酸、硅單質(zhì)兩個(gè)部分，是高中化學(xué)的一個(gè)重要組成部分。硅及其化合物在國(guó)民經(jīng)濟(jì)、材料科學(xué)和信息技術(shù)等領(lǐng)域應(yīng)用前景十分廣泛。硅作為非金屬的開篇，安排在“金屬及其化合物”之后，既是常見無(wú)機(jī)物及其性質(zhì)等知識(shí)的延續(xù)，也是學(xué)習(xí)非金屬及其化合物的基礎(chǔ)，而且還是在生活中經(jīng)常接觸、需要了解和應(yīng)用的化學(xué)常識(shí)。這也為以后學(xué)習(xí)“物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”、分析物質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)打下基礎(chǔ)。本節(jié)還鞏固了氧化還原反應(yīng)等基本知識(shí)的作用。在前一章的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步介紹元素化合物知識(shí)和研究方法，為元素族概念的形成、元素性質(zhì)的遞變規(guī)律、元素周期表的形成積累了感性材料。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（）A．SiO2溶于水顯酸性B．CO2通入水玻璃(硅酸鈉的水溶液）可得硅酸C．SiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸D．SiO2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、CO2通入下列各溶液中,不可能產(chǎn)生沉淀的是()A.石灰水B.飽和碳酸鈉溶液C.硅酸鈉溶液D.氯化鈣溶液7.請(qǐng)用氧化物的形式表示下列硅酸鹽的組成：硅酸鈉【Na2SiO3】——————————