搜索
用心爱心专心1第四章第一节无机非金属材料的主角------硅授课班级课时教学目的知识与技能1、了解硅在自然界中的含量、存在、用途2、了解二氧化硅的物理性质，掌握二氧化硅的化学性质过程与方法1、自主学习，培养学生自学的能力。2、活动探究，通过硅与碳、二氧化硅与二氧化碳的比较，培养学生的归纳能力、比较能力。情感态度价值观通过了解材料发展的历史与前景，使学生认识化学在材料科学中的重要地位，体会化学的创造性和实用性，激发对化学科学的兴趣。重点二氧化硅的性质(尤其是作为酸性氧化物的性质)难点二氧化硅的存在等STS关注的拓展性学习内容知识结构与板书设计第四章第一节无机非金属材料的主角------硅(一)一、二氧化硅和硅酸1、二氧化硅(SiO2)silicondioxide(1)存在(2)用途(3)物理性质：熔点高，硬度大的固体、不溶于水，纯净的SiO2晶体无色透明(4)结构：空间网状结构(5)化学性质：稳定，不活泼○1具有酸性氧化物的性质：(不溶于水且不和水反应)与强碱反应：SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O与碱性氧化物反应：SiO2+CaO高温CaSiO3○2与HF的反应：SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O2、硅酸(H2SiO3)硅酸是一种弱酸，它不溶于水，不能使指示剂变色，是一种白色粉末状的固体。Na2SiO3+2HCl==2NaCl+H2SiO3↓Na2SiO3+H2SO4==Na2SO4+H2SiO3↓Na2SiO3+CO2+H2O==Na2CO3+H2SiO3↓H2SiO3△H2O+SiO2教学过程用心爱心专心2教学步骤、内容教学方法、手段、师生活动［引入］我们生成的地球，它坚硬的地壳是由什么构成的？岩石，构成岩石的主要成分是硅酸盐及硅的氧化物。［问］一提到硅，同学们又能想到什么呢？硅谷：美国新兴的高技术产业开发区,电子技术研究中心,计算机生产的重要基地,位于加利福尼亚州圣弗朗西斯科南端.半导体：单晶硅是半导体器材的核心材料,硅半导体是集成电路的主要材料,估计在21世纪,硅仍然会占半导体材料的95%以上.沙子、石英、水晶：主要成分是硅的氧化物光导纤维:从石英玻璃熔融体中,拉出直径为100微米的细丝.再把千百根光导纤维组合并增强处理,就制成成光缆,其优点:质轻,体积小,输送距离长,保密性好,成本低.［导入］从古至今，在无机非金属材料中，硅一直都在扮演着主要的角色。今天，就让我们一同来研究一下硅的氧化物------二氧化硅及硅酸和硅酸盐的性质。［板书］第四章第一节无机非金属材料的主角------硅(一)［讲］硅在地壳中含量丰富，仅次于氧，排在第二位，约占26.3%。［投影］元素周期表［讲］位于周期表中的第四长列上的是碳族，这一族可谓是豪门望族。其中具有代表性的是其中的两位兄长。碳，形成了无数种构成人类和其它地球生物等的有机物，“统治了有机界”。其构成的煤、石油等有机化产品和材料是现代化的基石。而它的弟弟------硅，地壳质量的约90%，构成了地壳大部分岩石、沙子和土壤，“统治了地壳”，而当今硅酸盐工业的陶瓷、玻璃、水泥等使人类生活日新月异。［思考与交流］画出C、Si的原子结构简图，并由此分析：硅的化学性质活不活泼，为什么？硅的化合价主要是多少？［讲］Si原子最外层有四个电子,既不易失电子,也不易得电子,所以,硅的化学性质不活泼。主要形成四价的化合物。硅是一种亲氧元素，在自然界它总是与氧相互化合。所以在氧化气氛包围的地球上，硅主要以熔点很高的配以多媒体图片从感性上让学生接触要学习的内容，激起学生学习的兴趣。用心爱心专心3氧化物及硅酸盐的形式存在。［思考］常温下，单质碳、硅的化学性质都不活泼，为什么碳在自然界中有稳定的单质（金刚石）存在，而硅却没有，说明了什么？单质硅的化学性质虽然稳定，但硅是一种亲氧元素，硅原子和氧原子的结合非常牢固，形成的二氧化硅或硅酸盐中的硅氧化学键非常牢固，硅氧键一旦形成就很难被破坏，所以，自然界中硅都是以二氧化硅或硅酸盐的形式存在，没有游离态的硅。［过］下面我们首先来研究一下二氧化硅的性质和用途。［板书］一、二氧化硅和硅酸1、二氧化硅(SiO2)silicondioxide(1)存在［讲］SiO2是硅的重要化合物。地球上存在的天然二氧化硅约占地壳质量的12％，其存在形态有结晶形和无定形两大类，通称硅石。［投影］并展示水晶、玛瑙、石英坩埚、一段光缆［讲］水晶是自然界中六方柱状的透明晶体，玛瑙的成分也是SiO2，它们除了一些常见的可作饰物等用途外，SiO2在工业上用途也非学广泛，例如，以石英为材料而制成的纤维在电信行业的应用等。［板书］(2)用途［投影小结］①、制光导纤维②、石英玻璃制化学仪器③、石英表、石英钟④、水晶制光学仪器和工艺品⑤、玛瑙制精密轴承和装饰品［讲］结合已有的关于水晶、沙子主要成分也是SiO2的知识，思考一下，SiO2的物理性质有哪些，注意与CO2进行比较研究［板书］(3)物理性质：熔点高，硬度大的固体、不溶于水，纯净的SiO2晶体无色透明［思考］为什么SiO2与CO2的性质上有着这么大的差别呢？［讲］主要取决于结构的不同。CO2是C与O通过化学键所连接的分子结构，而SiO2是Si—O四面体结构［投影］硅氧四面体结构联系生活，激发求知欲。图片呈现，直观、深刻，加深认识。抽象思维，初步建立SiO2空间立体结构。通过视频呈现，使学生对SiO2的结构的理解更深刻。硅石结晶形：玛瑙、石英、水晶无定形：硅藻土[SiO4]用心爱心专心4教学回顾：用心爱心专心5教案课题：第四章第一节无机非金属材料的主角------硅(二)授课班级课时教学目的知识与技能1、了解硅酸盐、硅的主要性质2、认识硅酸盐、硅等在生产、信息技术、材料科学等领域的应用过程与方法通过硅与碳的比较学习，引导学生学会运用对比的方法来认识物质。情感态度价值观通过对硅酸盐材料及硅的用途学习，使学生了解新型无机非金属材料，培养学生热爱科学的情感。重点硅、硅酸盐的丰富性和多样性难点通过学习，掌握研究非金属元素单质及化合物的一般方法知识结构与板书设计二、硅酸盐(silicate)1、定义：硅酸盐是由硅、氧、金属所组成的化合物的总称。2、硅酸钠(1)物理性质：白色固体，易溶于水，水溶液俗称水玻璃或泡花碱，是一种泡花碱(2)化学性质：相对稳定，不能燃烧，不易被腐蚀，热稳定性强3、表示方法：原则：金属氧化物（较活泼------较不活泼）方法：○1找组成元素○2写成氧化物的形式○3原子个数比不变○4检查有无遗漏三、硅(silicon)单质1、存在形态：有晶体硅和无定形硅两种同素异形体2、晶体结构：正四面体形3、物理性质：灰黑色具有金属光泽的固体、熔点高、硬度大、质脆、导电性介于导体和绝缘体之间，是好的半导体材料。4、化学性质(1)常温下的反应：Si+2F2==SiF4Si+4HF==SiF4↑+2H2↑用心爱心专心6Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑(2)高温下的反应：Si+O2高温SiO2Si+2Cl2高温SiCl45、硅的制备(1)工业上制粗硅SiO2+2C高温Si+2CO↑石英砂焦炭电炉中粗硅(2)由粗硅制纯硅Si+2Cl2高温SiCl4SiCl4+2H2高温Si+4HCl教学过程教学步骤、内容教学方法、手段、师生活动［思考］SiO2与CO2在物理、化学性质方面有哪些相似性和不同之处［投影回顾］CO2SiO2物理性质无色无味气体，熔沸点都很低，微溶于水，存在于空气中灰黑色固体，熔沸点都很高，不溶于水，存在于岩石中，俗名硅石、石英、水晶，纤维、玻璃、硅藻土中都大量含有化学性质和碱性氧化物CO2+CaO==CaCO3SiO2+CO2高温CaSiO3和碱CO2+2NaOH==Na2CO3+H2OSiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O和酸--------SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O和水CO2+H2O===H2CO3--------［回顾］上节课我们提到，用可溶性硅酸盐Na2SiO3来制备H2SiO3。事实上，在自然界中，硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分，大多数硅酸盐是不溶于水的。自然界中存在的各种天然硅酸盐矿物约占地壳总质量的5%。［板书］二、硅酸盐(silicate)1、定义：硅酸盐是由硅、氧、金属所组成的化合物的总称。［讲］硅酸盐结构复杂，一般不溶于水，性质很稳定。最简单的硅酸盐是硅酸钠，下面我们主要研究一下硅酸钠的性质［板书］2、硅酸钠用心爱心专心7(1)物理性质：白色固体，易溶于水，水溶液俗称水玻璃或泡花碱，是一种泡花碱［投影实验］P77实验4-2、放入蒸馏水放入Na2SiO3饱和溶液现象当水分蒸发后燃烧当水分蒸发后不易燃烧结论用水玻璃浸泡过的木材或织物可防火［板书］(2)化学性质：相对稳定，不能燃烧，不易被腐蚀，热稳定性强［讲］硅酸盐的种类很多，结构复杂，为了方便记忆和计算，常用氧化物的形式表示硅酸盐的组成［板书］3、表示方法：原则：金属氧化物（较活泼------较不活泼）方法：○1找组成元素○2写成氧化物的形式○3原子个数比不变○4检查有无遗漏［投影］例、请用氧化物的形式表示下列硅酸盐的组成：硅酸钠（Na2SiO3）————————————镁橄榄石（Mg2SiO4）————————————高岭土{Al2(Si2O5)(OH)4}————————————［讲］硅酸盐材料具有很多优良的性能，为我们的生活、为人类的科技进步作出了很大的贡献。受传统陶瓷某些特殊性能的启发，科技工作者在此基础上进行了一次又一次的创新，又研制出了许多种组成不同、性能更特殊的新型陶瓷。请大家阅读教材P77上的科学视野。［投影］传统硅酸盐材料：(1)陶瓷：日用器皿、建筑饰材、卫生洁具(2)玻璃：(3)水泥：以黏土和石灰石为主要原料具有特殊功能的含硅物质：(1)碳化硅（金刚砂）(2)硅钢：导磁性良好，用作变压器铁芯(3)硅橡胶(4)分子筛：具有均匀微孔结构的铝硅酸盐(5)生物陶瓷：人造骨［过］虽然硅的化合物很多，随处可见，而且从远古时期人类就已经学会加工和使用陶瓷，但是硅的单质却到很晚------18世纪上半叶才制备出来。硅别看起来灰溜溜的，它自己及化合物的作用却大得很，大到高科技领域，用心爱心专心8小到我们的周围，到处都有Si及其化合物的踪影，当今电子工业的飞速发展，更是人们对Si的性质的认识息息相关，本节我们就来学习Si及其化合物的有关知识。［板书］三、硅(silicon)单质1、存在形态：有晶体硅和无定形硅两种同素异形体［投影］展示晶体Si和晶体Si的结构模型［板书］2、晶体结构：正四面体形［讲］晶体Si的结构类似于金刚石的正四面体型，因此物理性质与金刚石类似。［板书］3、物理性质：灰黑色具有金属光泽的固体、熔点高、硬度大、质脆、导电性介于导体和绝缘体之间，是好的半导体材料。［讲］因为Si在元素周期表中的位置仅次于金属与非金属分界线附近，因此硅有些性质与金属相似。硅的化学性质不活泼，常温下硅的化学性质很稳定，除F2、HF和NaOH外，Si不跟其他物质起反应。［板书］4、化学性质(1)常温下的反应：Si+2F2==SiF4Si+4HF==SiF4↑+2H2↑Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑［讲］在高温下，Si能与O2等非金属单质发生反应［板书］(2)高温下的反应：Si+O2高温SiO2Si+2Cl2高温SiCl4［讲］硅可用来制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还可以制成太阳能电池，可制成有良好导磁性、耐酸性的合金。半导体晶体管及芯片的出现,促进了信息技术革命。请大家阅读教材P79-80上的内容，了解一下硅的用途。［投影小结］○1信息技术的关健材料，——半导体、晶体管、芯片。○2半导体性能——将太阳能转换为光能的重要材料——光电池○3硅合金［板书］5、硅的制备(1)工业上制粗硅用心爱心专心9SiO2+2C高温Si+2CO↑石英砂焦炭电炉中粗硅(2)由粗硅制纯硅Si+2Cl2高温SiCl4SiCl4+2H2高温Si+4HCl［总结］本节课我们学习了硅酸盐的重要用途及性质，了解了硅酸