无机非金属材料的主角——硅

第四章 非金属及其化合物 课程标准 课程标准 通过实验了解氯 氮 硫 硅等非金属及其重要化合物的主要性质 认识其在生产中 的应用和对生态环境的影响 第一节 无机非金属材料的主角 硅 第一课时 第一课时 教学目标教学目标 1 使学生了解硅的两种重要化合物 二氧化硅及硅酸的主要性质 2 引导学生对比学习硅的化合物 二氧化硅及硅酸 与碳的化合物 二氧化碳及碳酸 培养学生联系 对比 归纳总结的学习方法 3 使学生了解二氧化硅和硅酸在日常生活 生产中的应用 感受化学的实用性 增强 学习化学的兴趣 教学重点 难点教学重点 难点 重点 重点 二氧化硅的性质 难点 难点 硅酸的性质 教学环节教 师 活 动学 生 活 动 新课导入从电脑的芯片 光导纤维 水泥 玻璃和 瓷砖等日常生活中的实例引入硅及其化合物 自学 讨 论 指导学生阅读 并给出知识整理表格及思考题 周期表中 的位置 原子结构 示意图 在自然界 中的存在 碳 硅 阅读教材 P62 第 1 2 3 自然段及资料卡 片内容 填表完成知识整理 然后思考讨 论 碳和硅在自然界中的存在形式不同的 原因是什么 归纳 整 理 检查小结 1 两元素的共性 在化学反应中其原子既不易失电子也不易得电子 主要形成共价 四价 化合物 2 存在差异 硅是一种亲氧元素 在自然界中它总是与氧相互化合的 而碳却没有此特点 新新 知知 学学 承上 启 下 二氧化碳具有哪些重要的性质呢 物理性质 CO2是一种 色 体 溶于水 固态 CO2俗称 化学性质 CO2 H2O CO2 NaOH CO2 CaO 思考 交 流 提示 二氧化硅也是一种酸性氧化物 由 CO2的性质推测 SiO2可能具有哪些重要 的性质 归纳 整 理 检查小结 SiO2是一种酸性氧化物 可能与水反应生成相应酸 与碱反应生成盐和水 与碱性氧化物反 应生成盐 自学 讨 论 指导学生阅读教材有关内容 并给出问题阅读教材 P63 及 P64 有关内容 思考并讨 论 SiO2实际具有的性质与上述推导一致 吗 有没有不同的表现 请举例说明 归纳 整 理 检查小结 与上述推断不完全相同 不同表现是 SiO2是 一种难熔固体 不溶于水 正是因为 SiO2不溶 于水 所以不能直接与水反应生成硅酸 但常 温下除能与氢氧化钠溶液反应外 还能与氢氟 酸反应生成 SiF4气体和水 完成下列反应的化学方程式 并指明反应的 类型 SiO2 NaOH SiO2 CaO SiO2 HF 自学 讨 论 指导学生阅读教材有关内容 使其了解二氧化 硅的结构和用途 1 阅读教材 P63 科学视野内容 认识 SiO2的结构 2 观察教材 P63 P64 上的图 4 3 图 4 4 和图 4 5 了解 SiO2用途 并了解用 途与性质间的关系 归纳 整 理 1 SiO2晶体是由 Si 和 O 按 1 2 的比例所组成的立体网状结构 基本单元是 SiO4 的正四 面体结构 2 SiO2性质主要表现在 它是一坚硬 难熔的固体 不溶于水 化学性质非常稳定 SiO2的这些性质是由其立体网状结构决定的 应用 与实 践 1 实验室盛装 NaOH 溶液的试剂瓶为什 么要用橡皮塞而不用玻璃塞 2 有人认为 SiO2既能和碱反应又能和酸 反应 所以应认为它是一种两性氧化物 你同意这种看法吗 习习 归纳 整 理 检查小结 1 因为 SiO2易与强碱溶液反应 生成硅酸钠使试剂瓶受腐蚀 同时生成的硅酸钠溶液是一 种矿物胶 具有良好的粘结性 易使瓶塞粘在一起而难以开启 2 不同意这种看法 知识 梳 理 给出下列表格 比较性质异同 CO2 SiO2 能否与水反应 能否与氧化钙反应 能否与氢氧化钠溶液 反应 能否与氢氟酸反应 能否与碳反应参看课后习题 4 思考 交 流 指导学生阅读教材有关内容 给出问题阅读教材 P64 最后一自然段 思考讨论下 列问题 1 硅酸与盐酸比较 谁的酸性强 你是 根据什么现象判断出来的 2 硅酸与碳酸比较又会怎样呢 实验 探 究 提示 酸与盐反应规律之一是较强的酸能制出更弱的 酸 完成实验 4 1 并填写教材 P65 相关表格 补充实验 往一定量的饱和硅酸钠溶液中 通入足量的 CO2 观察现象 该现象说明了 什么 归纳 整 理 检查小结 硅酸的酸性比盐酸和碳酸的酸性都弱 这是根据往硅酸钠溶液中滴加盐酸或通入足量的 CO2后 产生不溶于水的硅酸判断出来的 应用 与实 践 写出以 SiO2为原料制备硅酸的化学方程式 自学 释 疑 结合实验 4 1 阅读教材 P64 最后一自然 段 归纳总结硅胶的制备方法及其重要应 用 归纳 整 理 制备方法 加适量盐酸或通入足量 CO2 干燥脱水 硅酸钠溶液 硅酸溶胶 硅胶 用途 常用作干燥剂 催化剂的载体 板书设计板书设计 一 二氧化硅和硅酸 1 二氧化硅 2 硅酸 1 用途 1 制备 2 物理性质 2 性质 化学性质 3 用途 巩固练习巩固练习 1 宣传科学知识 介绍高新科技 揭露伪科学 是科学工作者的义务 下列说法属于伪 科学的是 A 以二氧化硅为主要原料制造光导纤维 B 碳炉边放盆水 可防止煤气中毒 C 在墙壁刚粉刷过石灰浆的室内生一炭火盆 墙壁会冒汗 D 用干冰进行人工降雨 2 下列说法正确的是 A SiO2能和水发生化合反应生成硅酸 B SiO2是酸性氧化物 它不溶于任何酸 C SiO2的俗名叫水玻璃 不溶于水 D SiO2又叫水晶 能溶于 NaOH 溶液中 3 盐酸 浓硫酸 氧气 氢氟酸 氢氧化钾溶液中 能与地壳中含量第一和 第二的两元素形成的化合物起化学反应的是 A B C D 4 将过量的二氧化碳通入下列溶液中 最终会出现浑浊的是 A 氯化钙溶液 B 澄清的石灰水 C 水玻璃 D 硝酸钡溶液 5 熔融烧碱应选用的器皿是 A 铁制坩埚 B 普通玻璃坩埚 C 石英坩埚 D 陶瓷坩埚 6 下列关于碳和硅的叙述中 不正确不正确的是 A 4 价氧化物都与氢氧化钠溶液反应 B 单质在加热时都能与氧气反应 C 氧化物都能溶于水生成相应的酸 D 碳和硅两种元素都有能导电的单质 7 下列试剂可用带玻璃塞的玻璃瓶保存的是 A 硅酸钠溶液 B 盐酸 C 氢氟酸 D 氢氧化钠溶液 8 和空气接触可发生非氧化还原反应的物质组合是 Na Na2SiO3溶液 Na2O2 烧碱溶液 石灰水 Fe OH 2 A B C D 9 已知由石墨转化为金刚石需要吸收热量 下列说法中正确的是 A 石墨比金刚石稳定 B 金刚石比石墨稳定 C 石墨和金刚石一样稳定 D 以上结论都不正确 10 某无色混合气体可能含有 CO2 H2 CO 和 H2O 气 中的一种或几种 依次进行以下处 理 假设每次处理均反应完全 通过盛有硅胶的干燥管时 气体体积不变 通过炽 热的氧化铜时 固体变为红色 通过白色 CuSO4粉末时 粉末变蓝色 通过澄清石灰 水时 溶液变浑浊 则原混合气体的成分不可能是 A H2和 CO B CO2 H2和 CO C H2O 和 CO2 D H2和 CO2 11 按由多到少的顺序 在地壳中的含量列前四位的元素依次是 碳 硅均位于元素周期表的 族 其原子结构示意图分别是 碳是构成 的主要元素 硅主要以熔点很高的 和 的形式存在 是构成 岩石与许多矿物的基本元素 12 由同一种元素组成的不同单质 称为该元素的同素异形体 在各种碳的同素异形 体中 铅笔芯的主要成分是 它是一种深灰色 有金属光泽且不透明的片状固体 质软 具有润滑性 它能够 常用作电极 钻石的成分是 是无色透明的晶 体 硬度 由 60 个碳原子组成 形似足球的 写分子式 也是碳的同素异形体 13 下表中括号内的物质是杂质 试将除杂试剂和分离方法填入表中 混合物SiO2 C aCO3 SiO2 Fe2O3 SiO2 NaCl SiO2 Si Si Al NaHCO3 Na2SiO3 除杂试剂 分离方法 14 检验石灰中含有碳酸钙和二氧化硅的方法是 取少许试样 加入过量的 有 产生 说明石灰中含有 充分振荡后过滤 有滤渣存在说明含有 备课参考备课参考 1 参考答案 参考答案 巩固练习答案 1 B 2 D 3 B 4 C 5 A 6 C 7B 8B 9A 10C 11 O Si Al Fe IVA 原子结构示意图略 有机化合物 氧化物 硅酸盐 12 石墨 导电 碳元素 很大 C60 13 1 盐酸 过滤 2 盐酸 过滤 3 水 过滤 4 O2 加热 5 盐酸 过滤 6 足量 CO2 H2O 过滤 14 稀盐酸 无色气体 碳酸钙 二氧化硅 2 资料运用 资料运用 1 教材 化学 必修 I 人民教育出版社 2004 2 教师教学用书 化学必修 I 3 中学第二教材 高中化学必修 I 北京教育出版社 主编 薛金星 4 高中课程 新学案 主编 刘成坤 硅在高新技术中的应用 单晶硅作为半导体器件的核心材料 大大地促进了信息技术的革命 自 20 世纪中叶以 来 单晶硅随着半导体工业的需要而迅速了展 到 1996 年全球半导体产业销售额达到 1410 亿美元 而其中单晶硅材料的销售达到 74 亿美元 中国消耗的大部分集成电路及其 硅片主要依赖进口 但我国科技人员正迎头赶上 于 1998 年成功地制造出了 12 英寸单晶 硅 标志着我国单晶硅生产进入了新的发展时期 信息材料技术是新材料技术的重要组成部分 也是信息技术尤其是电子信息技术发展 的基础 从目前情况来看 硅半导体仍然是集成电路的主要材料 据估计在 21 世纪内 硅 仍然会占半导致体材料的 95 以上 微电子与生物技术紧密结合的以 DNA 芯片等为代表的生物工程是 21 世纪微电子领域的 另一个热点和新的经济增长点 采用微电子加工技术 可以在指甲盖大小的硅片上制作出 含有多达 10 20 万种 DNA 基因片段的芯片 利用这种芯片可以在短时间内检测或发现遗传 基因的变化等情况 这无疑对遗传学研究 疾病诊断与治疗 转基因工程等具有极其重要 的作用 第一节 无机非金属材料的主角 硅 第二课时 第二课时 教学目标 教学目标 1 使学生了解硅及硅酸钠的重要性质和用途 2 使学生了解硅酸盐产品的性能 用途 加深对化学与生产 生活实际的认识进而帮 助学生树立民族自豪感 增强学好化学的自信心 3 使学生进一步认识硅及其重要化合物在生产中的应用和对生态环境的影响 树立绿 色化学意识和可持续发展的意识 教学重点 难点教学重点 难点 重点 重点 硅和硅酸钠的重要性质 难点 难点 硅酸盐的丰富性和多样性 教学环节教师活动学生活动 新课导入 通过水玻璃 硅橡胶 玻璃 陶瓷 水泥等物 质中硅的存在形式引入硅酸盐 自学 思 考 阅读教材 P65 中间两自然段 思考硅酸盐 的组成和性质 归纳 整 理 检查小结 硅酸盐是由硅 氧和金属组成的化合物的总称 分布极广 硅酸盐一般都不溶于水 化学性 质很稳定 自学 讨 论 指导学生阅读并给出问题 阅读教材 P67 资料卡片 回答下列问题 如何用氧化物的形式表示硅酸盐的组成 归纳 整 理 检查小结 硅酸盐的表示方法 活泼金属氧化物 较活泼金属氧化物 二氧化硅 水 应 用 与 实 践 用氧化物的形式表示下列硅酸盐的组成 KAlSi3O8 CaAl2Si3O10 3H2O Al2Si2O5 OH 4 实验 探 究 指导学生完成实验完成实验 4 2 并填写教材 P65 相关表格 应 用 与 实 践 1 硅酸钠的水溶液俗称水玻璃 它的用途 有 2 水玻璃长期暴露在空气中会变质 这是因 为水玻璃主要发生了 A 氧化还原反应 B 分解反应 C 化合反应 D 复分解反应 自 学 讨 论 指导学生阅读并给出问题 阅读教材 P66 第一 二 三自然段 回答 下列问题 1 硅酸盐种类繁多 结构复杂的原因 是什么 2 为什么土壤具有保肥能力 3 中国作为 瓷器故乡 的原因是什么 新新 知知 学学 习习 归 纳 检查小结 1 由于 Al 与 Si 在元素周期表位置相邻 离子大小相近 Al3 常或多或少地置换硅酸盐中 的 Si4 而形成铝硅酸盐 为了保持电中性 会伴随引入其他正离子 从而大大增加了硅酸盐的 丰富性和复杂性 整 理 2 硅酸盐岩石长期在水的侵蚀下 风化为黏土 并且形成土壤胶体 硅酸盐与硅酸相似 有形成胶体的性质 土壤胶体因其表面积巨大且一般带负电 能吸收 NH4 K 等数十种生 物所需的营养离子 所以土壤具有保肥能力 3 现在出土的各种陶瓷制品 雄伟古建筑上留下的陶瓷砖瓦以及英文 中国 一词又指 瓷器 等等 所有这些都反映了在西方人眼中中国作为 陶瓷故乡 的形象 自 学 讨 论 指导学生阅读并给出知识整理表格 性能用途 高温结构陶瓷 压电陶瓷 透明陶瓷 超导陶瓷 阅读教材 P66 科学视野并进行知识整理 归纳 整 理 检查小结 答案略 自 学 讨 论 指导学生阅读并给出知识整理表格 性能用途 金刚砂 硅钢 硅橡胶 分子筛 阅读教材 P67 最后一自然段 并进行知识 整理 归纳 整 理 检查小结 答案略 自 学 讨 论 指导学生阅读并给出知识整理表 分类物性化性应用 晶体 硅 硅 单 质无定 形硅 阅读教材 P68 有关内容 并进行知识整理 归纳 整 理 检查小结 常温下 硅的化学性质稳定 不易发生化学反应 利用它的稳定性 来源丰富性和导电性 在电子产品业具有广泛而重要的应用 课下 探究 人类一直在创造性地制造 应用硅及其化合物 请查阅有关资料 以 硅及其化合物对 人类文明的贡献 为题 写一篇小论文 并与同学交流 板 二 硅酸盐 1 硅酸盐的组成和性质 书 设 计 2 硅酸钠的性质和用途 三 硅单 1 性质 2 用途 巩固练习巩固练习 1 下列物质的成分不含硅酸盐的是 A 石英玻璃 B 陶瓷 C 普通水泥 D 砖瓦 2 Na2O CaO 6SiO2是一种 A 含氧酸 B 硅酸盐 C 氧化物 D 混合物 3 已知普通玻璃可用 Na2O CaO 6SiO2来表示 则其中 Na2SiO3 CaSiO3 SiO2的物质的量 之比为 A 1 1 6 B 1 1 4 C 2 1 6 D 2 1 4 4 有关硅元素的下列叙述中正确的是 A 硅与任何酸都不反应 B 硅是构成矿物岩石的主要原料 其化合态硅几乎全部是硅石和硅酸盐 C 硅的性质很稳定 能以游离态存在于自然界 D 常温时硅不与任何物质反应 5 下列物品或设备 水泥路桥 门窗玻璃 水晶镜片 石英钟表 玛瑙手镯 硅太阳能电池 光导纤维 计算机芯片 所用材料为 SiO2或要用到 SiO2的是 A B C D 全部 6 水处理中常使用的一种无机高分子絮凝剂的化学式可表示为 Al2 OH nClm yH2O x 式中 m 等于 A 3 n B 6 n C 6 n D 3 n 7 下列关于水玻璃的性质和用途的叙述中不正确不正确的是 A 这是一种矿物胶 既不燃烧也不受腐蚀 B 在建筑工业上可以作黏合剂 耐酸水泥掺料 C 木材 织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧 D 水玻璃的化学性质稳定 在空气中不易变质 8 工业上制造金钢砂的化学方程式如下 SiO2 3C SiC 2CO 在这个氧化还原反应中 氧化剂与还原剂物质的量之比为 A 1 2 B 2 1 C 5 3 D 3 5 9 向下列溶液滴加稀盐酸 生成白色沉淀 继续滴加稀盐酸 沉淀又溶解的是 A Na2SiO3 B BaCl2 C AgNO3 D NaAlO2 10 假设 SiO2晶体中部分 Si 原子被 Al 原子取代 不足的价数由 K 原子补充 当有 25 的 硅原子被铝原子取代时 可形成正长石 则正长石的化学组成为 A KAlSi3O8 B KAlSi2O6 C KAlSiO4 D KAlSi4O10 11 三硅酸镁晶体被用来治疗胃溃疡患者的胃酸过多症 是因为该物质不溶于水 服用后 能中和胃酸 作用持久 三硅酸镁晶体的化学式为 Mg2Si3O8 nH2O 1 用氧化物形式表示三硅酸镁的化学式 2 写出该药物中和胃酸的化学方程式 拓展提高拓展提高 已知 CO 和 H2的混合气体称为水煤气 可由碳与水蒸气在高温下反应生成 如下图 高温 反应 高温 反应 燃烧 反应 已知 单质 E 可作为半导体材料 化合物 F 是有毒的氧化物 C 为液态 据此 请填 空 1 氧化物 A 是 2 化合物 F 是 3 反应 的化学方程式是 4 反应 的化学方程式是 备课参考备课参考 1 参考答案 参考答案 巩固练习答案 1A 2B 3B 4B 5C 6B 7D 8A 9D 10A 11 1 2MgO 3SiO2 nH2O 2 2MgO 3SiO2 nH2O 4HCl 2MgCl2 3SiO2 n 2 H2O 拓展提高答案 1 SiO2 2 CO 氧化物 A 单质 B 氧化物 C 单质 E 化合物 F 单质 G 单质 H 高温 3 C H2O CO H2 点燃 4 2H2 O2