必修1-4-1无机非金属材料的主角硅教案

无机非金属材料的主角—硅（2）教学方案(设计)课题无机非金属材料的主角—硅课型讲授型授课教师教材版本人教版章节第四章第一节三维目标知识与技能:1.初步了解硅酸盐的重要用途及组成2.掌握硅的物理性质和重要用途3.掌握硅酸钠的化学性质过程与方法1.通过对水泥工业的教学，培养学生的自学能力和表达能力2.活动探究，通过硅与碳的比较，培养学生的归纳能力、比较能力情感态度与价值观1.通过对玻璃、陶瓷工业现状及前景的介绍，激发学生学习化学的兴趣2.通过对硅及其用途的学习使学生热爱自然、热爱化学教学重点硅酸盐的重要用途及组成，硅的物理性质和重要用途，硅酸钠的化学性质教学难点硅酸盐的重要用途及组成，硅的物理性质和重要用途第二课时教学过程教师活动学生活动设计意图【复习导入】将上节课学习的知识回忆一遍【展示图片】岩石、黏土，它们的主要成分是什么？【提问】什么是硅酸盐，它是如何定义的？【讲述】硅酸盐是一类结构复杂的固态物质，大多数不溶于水，化学性质稳定【展示图片】自然界中的一些硅酸盐的图片及其化学式：锆石，红柱石，钙铝石榴子石；镁橄榄石【讲述】硅酸盐的种类多、结构复杂，其组成表示方法一般有两种：⑴盐化学式法⑵盐氧化物法【提问】硅酸盐的盐氧化物法书写有什么规律呢？1.要领：各元素写成相应的氧化物，元素的价态保持不变，原子个数守恒2.格式：金属氧化物、二氧化硅、水3.顺序：金属按活动顺序表例题：Al2(Si2O5)(OH)4回忆，回答硅酸盐分析：硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。观看、思考听讲：盐化学式法：如硅酸钠：Na2SiO3、硅酸钙：CaSiO3等，此法一般用于组成比较简单的硅酸盐；盐氧化物法：对于复杂的硅酸盐，通常用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示其组成；如Al2(Si2O5)(OH)4写成Al2O3·2SiO2·2H2O听讲、笔记、练习1.蛇纹石：H4Mg3Si2O92.钙长石：CaAl2SiO63.石棉：CaMg3Si4O124.长石：KAlSi3O85.普通玻璃：CaNa2Si6O14答案：1.3MgO·2SiO2·2H2O2.CaO·Al2O3·SiO23.CaO·3MgO·4SiO24.KO2·Al2O3·6SiO25.CaO·Na2O·6SiO2【过渡】上节课我们已经开始接触了硅酸钠，硅酸钠是最简单的硅酸盐，可溶于水，其水溶液俗称水玻璃。【提问】硅酸钠还具有哪些性质呢？【实验探究1】1.将硅酸钠加水溶解，并检验其溶液的酸碱性；2.向硅酸钠溶液中通二氧化碳或滴加稀盐酸；3.再向2中滴加氢氧化钠溶液【实验探究2】取两条一样的干燥布条，分别放入蒸馏水和硅酸钠饱和溶液中，使之充分吸湿、浸透，取出稍沥干后，分别放置在酒精灯外焰处。观察现象。现象：1.硅酸钠溶于水，水溶液呈碱性；2.向其中通入二氧化碳或滴加稀盐酸后都产生白色沉淀；在滴加氢氧化钠溶液，沉淀溶解分析：1.硅酸钠溶于水，水溶液呈碱性；2.由于硅酸是一种弱酸，酸性比碳酸还弱，利用强酸制弱酸的原理，所以向溶液中通二氧化碳或滴加稀盐酸有白色沉淀----硅酸生成，化学方程式：Na2SiO3+H2O+CO2==Na2CO3+H2SiO3（胶体）Na2SiO3+2HCl==2NaCl+H2SiO3（胶体）3.硅酸是一种酸，与碱可以发生酸碱中和反应，生成可溶于水的硅酸钠，所以在沉淀中加入氢氧化钠溶液，沉淀溶解，化学方程式为：H2SiO3+2NaOH==Na2SiO3+2H2O练习：写出这三个化学方程式的离子方程式：放入蒸馏水放入Na2SiO3饱和溶液现象燃烧无明火，不燃烧结论Na2SiO3不易燃烧，可作防火剂【小结】Na2SiO3溶液（水玻璃）—木材防火、黏胶剂等【总结】硅酸钠是一种无色晶体，熔点高，可溶于水，水溶液俗称水玻璃，呈碱性。硅酸钠溶液中通入二氧化碳有沉淀生成，根据强酸制弱酸的原理说明H2CO3的酸性比H2SiO3强。所以Na2SiO3应该密封保存。2.硅酸钠⑴硅酸钠是一种无色晶体，熔点高⑵硅酸钠易溶于水，水溶液俗称水玻璃，呈碱性⑶Na2SiO3易吸收空气中的CO2：Na2SiO3+H2O+CO2==2NaCO3+H2SiO3（胶体），因此Na2SiO3要密封保存⑷Na2SiO3溶液（水玻璃）—木材防火、黏胶剂等【展示图片】传统的三大硅酸盐产品【过渡】玻璃、水泥、陶瓷是传统的三大硅酸盐产品即传统材料。中国的陶器更是驰名世界，英文的“中国”china一词又指陶器，这反映了在西方人眼中中国作为“陶器故乡”的形象。那么，这三大硅酸盐产品的主要成分，生产的原料以及是如何生产的呢？请同学们阅读课本后进行总结硅酸盐产品水泥陶瓷玻璃制造原料黏土、石灰石、石膏黏土、石英砂纯碱、石灰石、石英主要设备水泥回转窖玻璃窖生产条件高温煅烧高温烧结高温熔融主要成分硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙复杂，主要是硅酸盐硅酸钠、硅酸钙、二氧化硅生产共同点都在高温下，发生了复杂的物理和化学变化，原料都有含硅的物质，产品都含有硅酸盐，且都是混合物。【思考】水泥的制造原料中加入石膏的作用是什么？调节水泥硬化速度另外，化学家还制成了其他一些具有特殊功能的含硅的物质，阅读后提取信息特殊功能含硅物质碳化硅硅钢硅橡胶分子筛性能硬度很大很高的导磁性耐高低温，弹性好均有微孔结构用途砂纸、砂轮磨料变压器铁芯做零件、绝缘材料吸附剂、催化剂【过渡】虽然硅的化合物随处可见，而且远古时期人类就已经开始加工和使用陶瓷，但硅的单质直到18世纪上半叶才由化学家制备出来。下面我们就一起来认识一下硅单质。结构决定性质，我们先来看看硅的结构【提问】根据硅的结构，请推测单质硅有什么物理性质？【投影】单晶硅图片【展示图片】硅和碳的原子结构分析：与碳相似，硅单质有晶体形和无定形两种，硅晶体中每个硅原子都是以4个共价键和另外4个Si原子相连，形成空间正四面体的立体网状结构，类似于金刚石的结构【分析】单质硅的熔沸点高、硬度大【总结】1、存在和状态：(1)只有化合态，无游离态；(2)晶体硅和无定形硅。2、物理性质：灰黑色、有金属光泽，硬而脆的固体，熔沸点高。3.硅在元素周期表中处于金属与非金属的过渡位置，晶体硅的导电性处于导体与绝缘体之间，是良好的半导体材料。【思考与交流】单质硅的化学性质如何呢？【设问】从20世纪开始，硅成了信息技术的关键材料，那么，硅单质能做什么呢？【图片展示】单晶硅的用途⑴常温下，硅的化学性质不活泼，除氟气、氢氟酸、和强碱外，硅不与其他物质起反应。①Si+4HF=SiF4+2H2↑②Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑(2)加热时：与某些非金属反应Si+O2△SiO2Si+2Cl2△2SiCl2Si+C△SiC【小结】硅的主要用途：⑴用于制造硅芯片、集成电路、晶体管等半导体器件⑵制造太阳能电池⑶制造合金：硅钢【思考与交流】如何制取硅单质呢？【总结】SiO2粗硅SiCl4Si工业制粗硅：SiO2+2C高温Si+2CO↑粗硅的提纯Si+2Cl2高温SiCl4SiCl4+2H2高温Si+4HCl【课堂小结】叫学生合上课本，一起回忆这节课我们学习了硅酸盐和硅单质，一首先是硅酸盐，其表示方法有盐化学式法和盐氧化物法；硅酸盐的盐氧化物法书规律是1.要领：各元素写成相应的氧化物，元素的价态保持不变，原子个数守恒2.格式：金属氧化物、二氧化硅、水；3.顺序：金属按活动顺序表二硅酸钠⑴硅酸钠是一种无色晶体，熔点高⑵硅酸钠易溶于水，水溶液俗称水玻璃，呈碱性⑶Na2SiO3易吸收空气中的CO2：Na2SiO3+H2O+CO2==2NaCO3+H2SiO3（胶体），因此Na2SiO3要密封保存⑷Na2SiO3溶液（水玻璃）—木材防火、黏胶剂等三传统的三大硅酸盐产品；特殊功能的含硅的物质四硅单质1、存在和状态：(1)只有化合态，无游离态；(2)晶体硅和无定型硅。2、物理性质：灰黑色、有金属光泽，硬而脆的固体，熔沸点高。3.晶体硅的导电性处于导体与半导体之间，是良好的半导体材料。4.化学性质⑴常温下，硅的化学性质不活泼，除氟气、氢氟酸、和强碱外，硅不与其他物质起反应。(2)加热时：与某些非金属反应5.硅的主要用途：⑴用于制造硅芯片、集成电路、晶体管等半导体期间⑵制造太阳能电池⑶制造合金：硅钢+C高温+Cl2高温+H2高温【课堂练习】1.在自然界里，硅存在于地壳的各种矿物和岩石中的形式是（D）A.晶体硅B.二氧化硅C.硅酸D.硅酸盐2.在炼铁、制玻璃、制水泥三种工业生产中，都需要的原料是（B）A.生石灰B.石灰石C.石英D.纯碱3.氢氧化铝胶囊、碳酸氢钠粉剂因能同胃酸反应，曾用来治疗胃酸过多。三硅酸镁（2MgO·3SiO2·nH2O）和氢氧化铝一样，在治疗时作用持久。试写出三硅酸镁同胃酸的主要成分作用的离子方程式2MgO·3SiO2·nH2O+4H+==2Mg2++3SiO2+(n+2)H2O。4.下列叙述正确的是（）A.酸均不能与酸性氧化物反应B.玻璃、陶瓷、水泥容器都不能贮存氢氟酸C.石灰抹墙、水泥砌墙过程的硬化原理相同D.石灰窑、玻璃熔炉出来的气体主要成分相同【板书设计】硅酸盐1.表示方法：①盐化学式法②盐氧化物法：2.硅酸钠⑴硅酸钠是一种无色晶体，熔点高⑵硅酸钠易溶于水，水溶液俗称水玻璃，呈碱性⑶Na2SiO3易吸收空气中的CO2：Na2SiO3+H2O+CO2==2NaCO3+H2SiO3（胶体），因此Na2SiO3要密封保存⑷Na2SiO3溶液（水玻璃）—木材防火、黏胶剂等3硅酸盐产品：水泥、陶瓷、玻璃4.硅①存在与状态②物理性质③化学性质④用途【教学反思】：