无机非金属材料的主角——硅第1课时教案.doc

第四章 非金属及其化合物第一节 无机非金属材料的主角硅 第一课时 硅和硅酸教学目标：1、掌握硅、二氧化硅的存在、结构特点和性质。2、掌握硅酸的制取方法。3、体会硅在无机非金属材料中扮演的重要角色，增强将化学知识应用于生产、生活和科学技术的意识，赞赏化学科学对信息技术和社会发展的贡献”。教学重难点：硅、二氧化硅结构特点和性质；硅酸的制取方法教学方法：引导、实验探究、对比、练习教学用具：多媒体、试管、量筒、胶头滴管、试剂瓶教学过程【课程导入】二氧化硅、粘土等物质在现代科技、工农业生产中发挥着很大的作用，今天我与同学们一起探讨一下其中的硅“秘密”。【师】硅是自然界中分布很广的一种元素，它的含量仅次于氧,居第二位，为26.3%。请同学们看图4-1。【师】 硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中的大部分岩石、沙子和土壤，约占地壳质量90%以上。各种各样的硅酸盐和水、空气和阳光构成了人类及生物生存的根基。自古至今，在无机非金属材料中，硅一直扮演者主角的角色。【师】 那碳和硅元素结构上有什么不同呢？我们能否推测硅单质的性质有哪些？【师】请画出硅和碳的原子结构示意图【生】 【分析】硅的原子结构示意图与碳相似，硅原子和碳原子的最外层电子数均为4，硅和碳一样，其原子既不易失去电子也不易得到电子，主要形成四价的化合物。下面我们就来学习硅的两种重要化合物。【板书】一、二氧化硅和硅酸【生】阅读P74第三段【师】从书上我们知道硅为亲氧元素，在地球上硅主要是以熔点很高的氧化物及硅酸盐形式存在；而碳主要形成石灰岩和碳酸盐矿物，碳的氧化物二氧化碳通过光合作用进入以碳为骨架的有机世界。 【板书】1、二氧化硅【师】地球上天然二氧化硅称为硅石，约占地壳质量的12，存在形态有结晶性（二氧化硅晶体）和无定性（硅藻）两种。【板书】1）、二氧化硅晶体结构【生】阅读科学视野【多媒体】二氧化硅晶体模型【师】将晶体硅结构中的每一个“硅-硅”共价键打开，并在其间夹入一个氧原子，就形成了二氧化硅的晶体。这样，每个硅原子和四个氧原子以共价键结合，形成以该硅原子为中心的正四面体型结构，这种正四面体型结构向空间伸展，就形成了具有空间网状结构的原子晶体。由于每个氧原子同时和两个硅原子成键，所以二氧化硅晶体中，硅氧原子数之比为12，SiO2只表示一种比例关系，并不表示晶体中存在SiO2的小分子。【生】看图4-3、4-4、4-5二氧化硅的用途【师】从图中看出水晶石英是无色透明的晶体；具有彩色环带状或层状的称为玛瑙。石英可用来做石英钟、石英表，耐高温的石英玻璃；用石英、玛瑙可以制作城饰物和工艺品等。【师】那二氧化硅的性质如何？【师】我们都知道水晶，石英，砂子都是比较坚硬难容的固体。由此就可以得出二氧化硅的物理性质，是一种坚硬难溶的固体。【板书】2）、物理性质: 坚硬、难溶固体【师】那二氧化硅具有哪些化学性质呢？【板书】2）、化学性质【师】玻璃中主要成分之一是二氧化硅，（展示量筒）量筒上的刻度是如何刻出来的？ 同学们说的小刀，但玻璃很硬，无法用小刀在玻璃上刻。【师】 其实用的是氢氟酸，二氧化硅能与氢氟酸发生反应，我们利用这一反应原理用氢氟酸雕刻玻璃的，由此，我们不能用玻璃来盛装氢氟酸以及参与一切有关氢氟酸的反应。氢氟酸应保存在塑料瓶中，其有关反应在铅皿中进行。【板书】a 、与酸（HF）反应：SiO24HFSiF42H2O注意：SiO2的化学性质很不活泼，氢氟酸是唯一可以与之反应的酸。【师】（展示盛有硫酸铜溶液、氢氧化钠溶液的试剂瓶）这两个试剂瓶有何不同？【生】观察：盛有硫酸铜溶液、氢氧化钠溶液的瓶塞不一样，为什么盛有氢氧化钠溶液的瓶塞要用橡皮塞而不是玻璃塞呢？【师】是由于SiO2能和碱起反应，生成粘稠的硅酸钠，容易使瓶塞和瓶颈粘在一起而不能打开，所以盛氢氧化钠的试剂瓶用橡皮塞。（学生可能会问：但平时盛装NaOH溶液却仍然使用玻璃容器，只是用橡皮塞，这是为什么？因为尽管NaOH能与SiO2该反应并不十分迅速，而玻璃表面较光滑，接触面积很小，反应的程度较小，对玻璃瓶的腐蚀并不明显。但如果用磨口塞的话，磨口处的表面积远大于光滑表面，反应后在表面生成Na2SiO3是一种粘性物质，将瓶塞与瓶子紧紧粘在一起而无法打开瓶塞，因而必须用橡皮胶塞。）【师】二氧化硅能与碱反应生成盐和水，我们把这样的氧化物称为酸性氧化物。我们知道，酸性氧化物如二氧化碳还能与碱性氧化反应，因此二氧化硅也能与碱性氧化物反应。【板书】b、与碱反应：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OC、与碱性氧化物反应：SiO2+CaO高温CaSiO3【师】二氧化硅对应的酸是硅酸，但是二氧化硅不溶于水，那么，硅酸如何制取？它又是一种什么样的酸呢？下面我们就来学习这个问题。【板书】2、硅酸(H2SiO3)【师】硅酸是一种比碳酸还要弱的酸，它不溶于水，不能使指示剂变色，是一种白色粉末状的固体。硅酸易形成胶体溶液，浓度较大时，则形成硅酸凝胶，再经脱水，形成硅酸干胶，称为“硅胶”。硅胶是常用的干燥剂及催化剂的载体。【看图】P76 图4-7【板书】1）、不溶于水，酸性比碳酸弱【师】那么，硅酸如何制取？请同学们阅读P76第二段及实验4-1。【师】介绍“强酸制弱酸”的原理（“较强酸+较弱酸盐=较强酸盐+较弱酸）如：H2SO4+CaCO3=CaSO4+H2O+CO2 制碳酸 CH3COONa+HCl=CH3COOH+NaCl制醋酸【教师实验】实验4-1，学生观察现象现象溶液颜色变浅并接近消失结论硅酸钠和盐酸发生反应化学方程式Na2SiO3+2HCl=H2SiO3+2NaCl【板书】2）、Na2SiO3+2HCl =H2SiO3(胶体)+2NaCl小结 SiO2与CO2化学性质的比较性 质二氧化碳(CO2)二氧化硅(SiO2)与水反应CO2 + H2O = H2CO3不 反 应与碱反应CO2+2NaOH = Na2CO3+H2OCO2+NaOH = NaHCO3SiO2+2NaOH = Na2SiO3+H2O与碱性氧化物反应CO2+CaO = CaCO3SiO2+CaO高温CaSiO3与酸反应不 反 应SiO2+4HF = SiF4+2H2O作业布置 完成课后习题1、3、4（P80）板书设计第一节 无机非金属材料的主角硅一、二氧化硅和硅酸、二氧化硅1）物理性质：坚硬、难溶固体2）化学性质： a