第一节无机非金属材料的主角硅

1、第一节无机非金属材料的主角硅授课班级课时教知识 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，把握二氧化硅的化学性质学过程1、自主学习，培养学生自学的能力。与2、活动探究，通过硅与碳、二氧化硅与二氧化碳的比较，培养学生的归纳目方法能力、比较能力。情感通过了解材料进展的历史与前景，使学生认识化学在材料科学中的重要的态度地位，体会化学的制造性和有用性，激发对化学科学的爱好。价值观硅（一）课题：第四章第一节无机非金属材料的主角.氧化硅的性质（专门是作为酸性氧化物的性质）1氧化硅的存在等 STS关注的拓展性学习内容重点难点知 识 结 构 与 板 书 设 计第四章第一节无机非金

2、属材料的主角二氧化硅和硅酸二氧化硅（SiO2 ）silicon dioxide存在用途物理性质：熔点高，硬度大的固体、不溶于水，纯洁的 SiO2晶体硅（一）1、（1）无色透亮（4）结构：空间网状结构（5）化学性质：稳固，不爽朗CD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 CaSiO3C 与 HF 的反应：SiO2+4HF=SiF4 f +2H2O 2、硅酸(H 2SiO3)硅酸是一种弱酸，它不溶于水，不能使指示剂变色, 末状的固体。Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H 2SQ3 JNa2SiO3+

3、H2SO4=Na2SO4+H2SiO3 JNa2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3 J是一种白色粉H2SiO3H2O +SiO2教学过程教学方法、手 段、师生活动 配以多媒体图片教学步骤、内容引入我们生成的地球，它坚硬的地壳是由什么构成的?岩石，构成岩石的要紧成分是硅酸盐及硅的氧化物。从感性上让学生 接触要学习的内 容，激起学生学习 的爱好。咨询一提到硅，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，运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要紧材料,估量在21世纪,硅仍旧会占半

4、导体材料的 95%以上.沙子、石英、水晶：要紧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，硅一直都在扮演着要紧的角色。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，形成了许多种构成人类和其

5、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。摸索与交流画出C、Si的原子结构简图，并由此分析：硅的化学性 质活不爽朗，什么缘故？硅的化合价要紧是多少？4丿 2 /14 II 8 I丿 2 1/讲Si原子最外层有四个电子，既不易失电子，也不易得电子，因此，硅的化学性质不爽朗。要紧形成四价的化合物。硅是一种亲氧元素，在自然 界它总是与氧相互化合。因此在氧化气氛包围的地球上，硅要紧以熔点 专门高的氧化物及硅酸盐的形式存在

6、。摸索常温下，单质碳、硅的化学性质都不爽朗，什么缘故碳在自然 界中有稳固的单质金刚石存在，而硅却没有，讲明了什么？单质硅的化学性质尽管稳固，但硅是一种亲氧元素，硅原子和氧 原子的结合专门牢固，形成的二氧化硅或硅酸盐中的硅氧化学键专门牢 固，硅氧键一旦形成就专门难被破坏，因此，自然界中硅差不多上以二 氧化硅或硅酸盐的形式存在，没有游离态的硅。过下面我们第一来研究一下二氧化硅的性质和用途。板书一、二氧化硅和硅酸联系生活，激发求 知欲。图片出现，直观、 深刻，加深认识。1、二氧化硅(SiO2 )silicon dioxide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

7、%，其存在形状有结晶形和无定形两大类，通称硅石。投影并展现水晶、玛瑙、石英坩埚、一段光缆讲水晶是自然界中六方柱状的透亮晶体，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。板书用途厂结晶形：玛瑙、石英、水晶硅石 y抽象思维，初步建 立SiO2空间立体 结构。通过视频出 现，使学生对SiO2 的结构的明白得 更深刻。I 无定形：硅藻土投影小结 、制光导纤维 、石英玻璃制化学仪器 、石英表、石英钟 、水晶制光学仪器和工艺品 、玛瑙制周密轴承和装饰品讲结合已有的关于水晶、沙子要紧成分也是SiO2的知识，摸索

8、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,纯洁的SiO2晶体无色透亮SiO 摸索什么缘故SiO2与CO2的性质上有着 这么大的差不呢？讲要紧取决于结构的不同。 CO2是C与0 通过化学键所连接的分子结构，而SiO2是Si0四面体结构图2空间结构 恚示硅原子投影硅氧四面体结构图1平面结构讲Si0 4四面体：每1个Si原子周围结合4个0原子，Si在中心,0 在四个顶角同时每1个0原子周围结合2个Si原子相结合。二氧化硅 中氧原子与硅原子个数比为 2: 1,通常用Si02来表示二氧化硅的组成.板书(4)结构：空间网状结构讲我们讲，结

9、构决定性质，Si02的网状结构不仅决定了其物理性质 的专门性，还决定了其化学性质的稳固性。提高学生信息处理能力，板书(5)化学性质：稳固，不爽朗 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：Si02+2Na0H=Na 2SQ3+H20与碱性氧化物反应：Si02+Ca0丄二CaSi03讲Si02除了具有酸性氧化物的通用性之外，还具有特性。比如酸性 氧化物一样不与酸反应，而 Si02却能与HF反应，这也是工业上雕刻玻 璃的反应原理板书。与 HF 的反应：Si02+4HF=SiF 4 T +2H2O讲除此之外，Si02在制水泥、玻璃、纯硅时，还有一些专门反应投影小结高温弱氧化性：SiO

10、2+2CSi +2C0 T(工业上制粗硅)高温)与某些盐反应： Na2CO3+SiO2= Na2SiO3+CO2 T咼温CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2 f (工业上制玻璃的要紧反应 )摸索与交流1、实验室什么缘故不用玻璃瓶盛装氢氟酸？HF能腐蚀玻璃，因此，盛装氢氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用塑料 瓶。2、实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶什么缘故用橡胶塞而不用玻璃塞？ NaOH溶液能与玻璃中的 SiO2反应生成Na2SiO3，使瓶塞部分粘 结而无法打开。因此盛装NaOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞而要用橡胶 塞。过刚才我们提到SiO2不能溶于H2O得到相应的酸，但它对应的酸 叫硅酸，那么硅酸是一

11、种如何样制得的酸呢？板书2、硅酸(H2SQ3)提高学生科学精神讲H2SQ3是一种比H2CO3还要弱的酸，它不溶于水，不能使指示剂 褪色，是一种白色粉末状的固体。板书硅酸是一种弱酸，它不溶于水，不能使指示剂变色， 是一种白色粉末状的固体。咨询SiO2不溶于水且不和水反应，那么要如何制备硅酸呢？结合初中制备CO2的方法来设想一下？讲初中制备CO2是利用碳酸盐与强酸反应，是强酸制弱酸的原理。H2SiO3也是一种专门弱的酸，我们是否也能够用硅酸盐来制备呢？投影实验P76实验4-1实验4-1:向饱和Na2SiO3溶液中滴入酚酞，再滴入稀盐酸现象滴入酚酞溶液显红色，再滴入盐酸红色消逝，并有透亮胶状物质生成

12、结论Na2SiO3溶液呈碱性，与酸反应生成了 H2SQ3且H2SQ3 难溶于水化学方程式Na2SiO3+2HCI=H 2SQ3 J +2NaCI咨询假设改向Na2SiO3溶液中滴加H2SO4会有什么现象呢?板书Na2SiO3+2HCI=2NaCI+H 2SQ3 JNa2SiO3+H2SO4=Na2SO4+H2SiO3 J讲所生成的硅酸逐步聚合而形成胶体-硅酸溶胶，硅酸浓度较大时,那么形成软而透亮的、胶冻状的硅酸凝胶。硅酸凝胶经干燥脱水就形成 硅酸干胶，称为”硅胶。硅胶多孔，吸附水分能力强，常用做实验室 和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂，也能够用作催化剂的载体。讲假如对硅酸加热，其能够分解生成Si

13、O2板书H2SQ3H20 +SiO2活动与探究硅酸是一种比碳酸还要弱的酸，请利用中学实验室常见 的仪器及药品，设计一个简单实验，证明硅酸的酸性比碳酸弱，并完成 一份实验报告。分析利用C02溶于水产生H2CO3，而H2CO3的酸性比H2SQ3的 酸性强，能够将 C02通入到Na2SiO3的溶液中。板书Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3 J总结本节课我们学习了一种重要的非金属元素硅的化合物SiO2和H2SQ3, 了解了 SiO2的重要性质及用途。明白了晶莹透亮的水晶、五彩 斑斓的玛瑙与一般沙子的化学成分并没有什么两样。明白了 SiO2在当前信息时代、IT产业中的重要作用。化

14、学知识能够关心我们认识，了解世 界，我们也能够用学过的知识进行发明、制造，造福人类。BBD自我评判1制造光导纤维的要紧原料是A.晶体硅B.二氧化硅C.石墨 D.硅酸钠2、以下讲法正确的选项是A . SiO2溶于水显酸性B . CO2通入水玻璃（硅酸钠的水溶液可得硅酸）D.碳酸钠溶液D苛性钠溶CBCDC. SiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸D . SiO2晶体中不存在单个 SiO2分子 3、 以下物质中，不能用玻璃瓶来盛装的是（A.烧碱溶液B.浓硫酸C.氢氟酸4、要除去SiO2中的CaO杂质，最适宜的试剂是A.纯碱溶液B 盐酸C 硫酸液5、加热熔融烧碱时应使用以下哪种坩埚A.石英坩埚B般玻璃坩

15、埚C.铁坩埚 D.陶瓷坩埚6、CO2通入以下各溶液中，不可能产生沉淀的是（）A石灰水B饱和碳酸钠溶液C硅酸钠溶液D氯化钙溶液假设最终产生沉淀的是（BC ）教学回忆:课题：第四章第一节授课班级课时教知识 与技能1、了解硅酸盐、硅的要紧性质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学过程与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。目方法的情感 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。硅(二)硅、硅酸盐的丰富性和多样性重点通过学习，把握研究非金属元素单质及化合物的一样方法无机非金属材料的主角知 识 结 构

16、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：相对稳固，不能燃烧，不易被腐蚀， 热稳固性强3、表示方法：原那么：金属氧化物较爽朗 较不爽朗 方法：O 找组成元素写成氧化物的形式原子个数比不变C5检查有无遗漏三、硅(silicon)单质1、存在形状：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

17、反应：Si+2F2=SiF4Si+4HF=SiF4 T +2H2 TSi+2NaOH +H 20 = Na2SiO3+2H2 T(2)高温下的反应：高温高温Si+02SiO2Si+2Cl25、硅的制备(1)工业上制粗硅温SiO2 + 2C 石英砂 焦炭电炉中(2)由粗硅制纯硅温Si+2CI2 SiCl4SiCMSi+2CO粗硅SiCl4+2H2 Si+4HCI教学过程教学步骤、内容教学方法、手段、师生活动CO2SiO2物理性质无色无味气体，熔沸点都专 门低，微溶于水，存在于空 气中灰黑色固体，熔沸点都专门 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

18、学 性 质和碱性氧化物CO2+CaO=CaCO 3高温SiO2 +CO2CaSiO3和碱CO2+2NaOH=Na 2CO3+H2OSiO2+2NaOH=Na 2SQ3+H2O和酸SiO2+4HF=SiF4T +2H2O和水CO2+H 2O=H 2CO3回忆上节课我们提到，用可溶性硅酸盐摸索SiO2与C02在物理、化学性质方面有哪些相似性和不同之处投影回忆Na2SiO3来制备 H2SQ3。事实 上，在自然界中，硅酸盐是构成地壳岩石的要紧成分，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

19、物的总称。5%。讲硅酸盐结构复杂，一样不溶于水，性质专门稳固。最简单的硅酸盐 是硅酸钠，下面我们要紧研究一下硅酸钠的性质板书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：相对稳固，不能燃烧，不易被腐蚀， 热稳固性强讲硅酸盐的种类专门多，结构复杂，为了方便经历和运算，常用氧化 物的形式表示硅酸盐的组成板书3、表示方法：原那么：金属氧化物较爽朗较不爽朗 方法：o找组成元素迢 写成氧化物的形式原子个数比不

20、变C5检查有无遗漏投影例、请用氧化物的形式表示以下硅酸盐的组成：硅酸钠Na2SiO3镁橄榄石Mg2SiO4高岭土 Al 2(Si2O5)(OH) 4讲硅酸盐材料具有专门多优良的性能，为我们的生活、为人类的科技 进步作出了专门大的奉献。受传统陶瓷某些专门性能的启发，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 更专门的新型陶瓷。请大伙儿阅读教材 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、卫生洁具玻璃：(3)水泥：以黏土和石灰石为要紧原料具有专门功能的含硅物质：(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

21、(4) 分子筛：具有平均微孔结构的铝硅酸盐(5) 生物陶瓷：人造骨过尽管硅的化合物专门多，随处可见，而且从远古时期人类就差不多学会加工和使用陶瓷，然而硅的单质却到专门晚-18世纪上半叶才制备出来。硅不看起来灰溜溜的，它自己及化合物的作用却大得专门，大到高科技领 域，小到我们的周围，至U处都有Si及其化合物的踪影，当今电子工业的飞速进展，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、存在形状：有晶体硅和无定形硅两种同素异形体投影展现晶体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邻近，因 此硅有些性质与金属相似。硅的化学性质不爽朗，常温下硅的化学性质专 门稳固，除F2、HF和NaOH夕卜，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=SiF4f +2H2 fSi+2NaOH +H 20 = Na2SiO3+2H2f讲在高温下，Si能与O2等非金属