二氧化硅教案.doc

赵伟 20120441070 必修1第四章非金属及其化合物无机非金属材料的主角-硅（第一课时）教学目标（一）知识与技能1、了解硅在自然界中的含量、存在。2、了解硅及其重要化合物的主要性质及相互转化。 3、了解含硅材料在多领域中的应用。（二）过程与方法 1、积极创设教学情景，充分利用课本和课外有关硅及其化合物在生活、信息技术中应用的事例，增加学生的认识。 2、通过活动探究、实验、归纳等方法和手段，培养学生归纳总结能力。 3、充分利用新知识的迁移与联系。（三）情感态度与价值观 1、使学生了解硅材料在日常生活、生产中的应用，感受化学的实用性，增强学习化学的兴趣。 2、培养学生利用所学知识解决生活中问题的能力。教学重点和难点教学重点：二氧化硅性质及用途，硅酸的制备。教学难点：硅酸的制备。教学过程导入：正式上课之前我想问同学们一个问题，大家去做实验的时候有没有发现盛装NaOH溶液的试剂瓶和盛装HCl溶液的试剂瓶有什么不同之处？(盛装HCl溶液的试剂瓶用玻璃塞而盛装NaOH溶液的试剂瓶用橡胶塞)。为什么盛装NaOH溶液的试剂瓶要用橡皮塞而不用玻璃塞呢？那我们就带着在这个问题进入今天的学习-无机非金属材料的主角（jue）-硅。（板书）（1-2min） 我给大家两分钟时间看一下书。师：说起硅我想大家应该都不陌生，我们来看几张图片，硅太阳能电池板、玛瑙、砂子、瓷器、普通水泥 （PPT展示）。这些都是我们生活中常见的吧，其中硅太阳能电池板有单质硅组成，玛瑙、砂子主要成分都是二氧化硅，瓷器、普通水泥由硅酸盐组成。这些在我们生活中应用比较广泛，那硅在地壳中的含量有如何呢？这是一张地壳中各种元素的分布图，从图中可以看出硅在地壳中的含量为26.3%，仅次与氧,综和以上的信息同学们不难得出为什么课文的标题为无机非金属材料的主角。通过刚才的介绍，相信大家对硅有了一定的了解。如果我们要更进一步地了解硅的性质，我们首先就得了解一下硅的核外电子排布。师：请同学们在下面书写一下硅的核外电子排布，然后看一看和老师的是否一样。板书硅的核外电子排布： 师：我们知道硅是十四号元素，在元素周期表中硅位于第三周期、IV主族，所以硅的核外电子排布为284。从核外电子排布图中可以看出硅的最外层有四电子，既不容易得到也不容易失去电子，所以硅主要以正四价化合态存在。我们知道与碳和硅是同一主族，我们来看一下碳的核外电子排布。从碳的核外电子排布中我们知道碳最外层也是四个电子，碳在自然界中的存在形式既有化合态也有游离态，根据之前所学的知识我们知道硅还没有碳活波，那么我想问一下大家硅在自然界中有没有游离态呢?答案是没有。为什么这样呢？主要是因为硅是亲氧元素，硅原子和氧原子非常容易结合，形成的二氧化硅或硅酸盐中的硅氧键非常牢固，硅氧键一旦形成就很难被破坏，所以硅在自然界中主要以氧化物和硅酸盐形式存在。（4-8min）板书存在：氧化物、硅酸盐过渡那接下来我们就了解一下硅的氧化物板书二氧化硅（SiO2)刚刚我们说了硅主要以正四价化合态存在哪么硅的氧化物是不是就是二氧化硅啊？之前我们提到过砂子、玛瑙等主要成分都是二氧化硅，请同学们根据你们对这些物质的了推测归纳一下二氧化硅的物理性质？师：通过这些物质我们可以知道二氧化硅是固体、硬度大，不溶于水而且熔点比较高。板书:物理性质：固体、硬度大、熔点高、不溶与水师：同学们知道碳和硅属于同一主族，之前我们学习了二氧化碳，那么请大家能不能根据CO2的性质推测SiO2可能具有哪些重要的性质？引导：我们知道二氧化碳可以溶于水，生成碳酸。那么二氧化硅能不能溶于水生成硅酸呢？（同学们觉得它不能溶于硅酸，嗯 这是第一个猜想。）进行板书同时问：同学们在思考一下二氧化硅还可能具有其他那些性质呢？二氧化碳是一种酸性氧化物，能与碱反应生成盐和水，那儿氧化硅会不会具有同样的性质呢？板书猜想：可能与水反应生成相应酸；SiO2是一种酸性氧化物与碱反应生成盐和水；与碱性物质反应生成盐。师：我们具体来看看同学们的推测到底正不正确。SiO2 的化学性质师：我们知道沙子、玛瑙等都是不能溶于水，也就不能直接与水反应生成硅酸，所以这个推断是错的。师：那么二氧化硅能不能与氢氧化钠溶液反应呢？通过实验我们可以证明二氧化硅可以和氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和水。由于他们反应缓慢，现象不明显在这里我们就不做演示实验了。请同学们拿起手中的笔和我一起书写该反 应方程式。板书与强碱反应SiO22NaOHNa2SiO3H2O师：在该反应中二氧化硅和碱反应生成了盐和水，所以二氧化硅是什么氧化物？（酸性氧化物），在之前的学习中我们知道与碱反应生成盐和水的氧化物称为酸性氧化物，同样与酸反应生成盐和水的氧化物称为碱性氧化物。那么我们把既能与酸反应生成盐和水又能和碱反应生成盐和水的氧化物称为两性氧化物。既不能与酸反应生成盐和水，也能和碱反应生成盐和水的氧化物称为不成盐氧化物。通过刚刚学习的知识我们就可以解决上课前的那个问题，为什么盛装NaOH溶液的试剂瓶要用橡皮塞而不用玻璃塞呢？我可以给大家一个提示，玻璃中含有二氧化硅我们实验室使用的玻璃塞一般是磨口的，所以玻璃塞会和氢氧化钠反应。但大家觉得这是不是主要原因，我们可以结合反应的生成物以及我们做实验时所观察到的现象去考虑。你们有没有发现在实验室如果盛装氢氧化钠的试剂瓶用了玻璃塞，过了一段时间我们就不能打开。哪位同学起来说说自己的看法，为什么玻璃塞打不开？因为反应生成了具有黏性的硅酸钠，从而导致玻璃塞与瓶口粘在一起，不易打开。所以盛装NaOH溶液的试剂瓶要用橡皮塞而不用玻璃塞。大家以后做实验的过程中可别犯错误把塞子盖错了哈（PPT展示）过渡不知道有没有同学了解炼钢，在炼钢的最后要进行脱氧，常用的脱氧剂常常是硅铁合金，脱氧剂最终反应生成了二氧化硅，但是我们最终需要的是钢材是不含二氧化硅的，我想请同学们帮忙设计怎样除去二氧化硅？刚刚我们知道了二氧化硅是酸性氧化物，那我们可不可以把这个作为突破口呢？酸性氧化物除了能与碱反应之外，是不是还能与碱性氧化物反应啊？酸性氧化物除了能与能与碱反应之外，还能与大多数的碱性氧化物反应。在实际生产中技术人员将碳酸钙加入到熔炉中，碳酸钙在高温作用下分解生成氧化钙，生成的氧化钙与二氧化硅反应生成硅酸钙，硅酸钙最后变为为炉渣，从而将钢中的二氧化硅除去。过渡我们来书写一下这个反应方程式板书与氧化钙反应CaOSiO2CaSiO3经过以上的分析我们知道二氧化碳和二氧化硅在化学性质上既有相似之处也有不同。他们的化学 性质为什么会有差异？这还要从他们的结构说起，由于二氧化硅的空间构型是四面体结构（每1个Si原子周围结合4个O原子，Si在中心,O在四个顶角.这就构成了二氧化硅的四面体结构），而且最终形成的二氧化硅晶体是原子晶体，而二氧化碳是直线型结构，形成的是分子晶体。所以二氧化硅化学性质比二氧化碳稳定。二氧化硅除了具有酸性氧化物的通性外，还具有特性。比如酸性氧化物一般不与酸反应，但二氧化硅能与HF反应。所以我们在实验室看到盛装HF的试剂瓶是塑料瓶而不是玻璃瓶，这是因为玻璃中含有二氧化硅，二氧化硅能与HF反应生成SiF4和水，我们来书写一下反应方程式。这个反应还有其它的应用，比如可以用氢氟酸刻蚀玻璃（PPT展示图片）板书与氢氟酸反应SiO2 4HF =SiF4 2H2O总结这节课我们新课就讲到这里，接下来我们来回顾一下今天的主要内容首先我们了解了二氧化硅的物理性质，二氧化硅是固体、硬度大、熔点高、不溶与水，然后接下来我们讲了二氧化硅是酸性氧化物，能与碱反应生成盐和水，还能和碱性氧化物反应。但要注意的是二