人教版高中化学必修1第四章　非金属及其化合物第一节　无机非金属材料的主角――硅教案.doc_大学文库

H,SiO H,O+SiOz 教学过程教学步骤、内容教学方法、手段、师生活动 [引入]我们生成的地球,它坚硬的地壳是由什么构成的? 配以多媒体图片岩石,构成岩石的主要成分是硅酸盐及硅的氧化物。 [问]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计算机生产的从感性上让学生重要基地位于加利福尼亚州圣弗朗西斯科南端接触要学习的内半导体:单晶硅是半导体器材的核心材料硅半导体是集成电路的主要材容,激起学生学习料,估计在21世纪,硅仍然会占半导体材料的95%以上的兴趣沙子、石英、水晶:主要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,硅一直都在扮演着主要的角色。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263% [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,形成了无数种构成人类和其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。 [思考与交流]画出C、Si的原子结构简图,并由此分析:硅的化学性质活不活泼,为什么?硅的化合价主要是多少? (+6)24(+14284 [讲]Si原子最外层有四个电子既不易失电子,也不易得电子所以,硅的

2 H2SiO3 △ H2O +SiO2 教学过程教学步骤、内容教学方法、手段、师生活动［引入］我们生成的地球，它坚硬的地壳是由什么构成的？岩石，构成岩石的主要成分是硅酸盐及硅的氧化物。［问］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,计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主要材料,估计在 21 世纪,硅仍然会占半导体材料的 95%以上. 沙子、石英、水晶：主要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，硅一直都在扮演着主要的角色。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，形成了无数种构成人类和其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。［思考与交流］画出 C、Si 的原子结构简图，并由此分析：硅的化学性质活不活泼，为什么？硅的化合价主要是多少？［讲］Si 原子最外层有四个电子,既不易失电子,也不易得电子,所以,硅的配以多媒体图片从感性上让学生接触要学习的内容，激起学生学习的兴趣

3 化学性质不活泼。主要形成四价的化合物。硅是一种亲氧元素，在自然界它总是与氧相互化合。所以在氧化气氛包围的地球上，硅主要以熔点很高的氧化物及硅酸盐的形式存在。［思考］常温下，单质碳、硅的化学性质都不活泼，为什么碳在自然界中有稳定的单质（金刚石）存在，而硅却没有，说明了什么？单质硅的化学性质虽然稳定，但硅是一种亲氧元素，硅原子和氧原子的结合非常牢固，形成的二氧化硅或硅酸盐中的硅氧化学键非常牢固，硅氧键一旦形成就很难被破坏，所以，自然界中硅都是以二氧化硅或硅酸盐的形式存在，没有游离态的硅。［过］下面我们首先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 1、二氧化硅(SiO2 ) (1) 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％，其存在形态有结晶形和无定形两大类，通称硅石。［投影］并展示水晶、玛瑙、石英坩埚、一段光缆［讲］水晶是自然界中六方柱状的透明晶体，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］(2) 用途［投影小结］ ①、制光导纤维 ②、石英玻璃制化学仪器 ③、石英表、石英钟 ④、水晶制光学仪器和工艺品 ⑤、玛瑙制精密轴承和装饰品［讲］结合已有的关于水晶、沙子主要成分也是 SiO2 的知识，思考一下，SiO2 的物理性质有哪些，注意与 CO2 进行比较研究联系生活，激发求知欲。图片呈现，直观、深刻，加深认识。抽象思维，初步建立 SiO2 空间立体结构。通过视频呈现，使学生对SiO2 的结构的理解更深刻。硅石结晶形：玛瑙、石英、水晶无定形：硅藻土

5 CaCO3+SiO2 高温 CaSiO3+CO2 ↑ (工业上制玻璃的主要反应) ［思考与交流］1、实验室为什么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 溶液的试剂瓶为什么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，那么硅酸是一种怎样制得的酸呢？［板书］2、硅酸(H2SiO3) ［讲］H2SiO3 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。［问］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 也是一种很弱的酸，我们是否也可以用硅酸盐来制备呢？［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，再滴入盐酸红色消失，并有透明胶状物质生成结论 Na2SiO3 溶液呈碱性，与酸反应生成了 H2SiO3 且 H2SiO3 难溶于水化学方程式 Na2SiO3+2HCl==H2SiO3 ↓+2NaCl ［问］若改向 Na2SiO3 溶液中滴加 H2SO4 会有什么现象呢？［板书］Na2SiO3+2HCl==2NaCl+H2SiO3 ↓ Na2SiO3+H2SO4==Na2SO4+H2SiO3 ↓ ［讲］所生成的硅酸逐渐聚合而形成胶体－硅酸溶胶，硅酸浓度较大时，则形成软而透明的、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，也可以用作催化剂的载体。［讲］如果对硅酸加热，其可以分解生成 SiO2 提高学生科学精神

10 (4) 分子筛：具有均匀微孔结构的铝硅酸盐 (5) 生物陶瓷：人造骨［过］虽然硅的化合物很多，随处可见，而且从远古时期人类就已经学会加工和使用陶瓷，但是硅的单质却到很晚------18 世纪上半叶才制备出来。硅别看起来灰溜溜的，它自己及化合物的作用却大得很，大到高科技领域，小到我们的周围，到处都有 Si 及其化合物的踪影，当今电子工业的飞速发展，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、存在形态：有晶体硅和无定形硅两种同素异形体［投影］展示晶体 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附近，因此硅有些性质与金属相似。硅的化学性质不活泼，常温下硅的化学性质很稳定，除 F2、HF 和 NaOH 外，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==SiF4 Si+4HF==SiF4↑+2H2 ↑ Si+2NaOH +H2O == Na2SiO3+2H2↑ ［讲］在高温下，Si 能与 O2 等非金属单质发生反应［板书］(2) 高温下的反应： Si+O2 高温 SiO2 Si+2Cl2 高温 SiCl4 ［讲］硅可用来制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还可以制成太阳能电池，可制成有良好导磁性、耐酸性的合金。半导体晶体管及芯片的出现,促进了信息技术革命。请大家阅读教材 P79-80 上的内容，了解一下硅的用途。［投影小结］ ○1 信息技术的关健材料，——半导体、晶体管、芯片

人教版高中化学必修1第四章 非金属及其化合物第一节 无机非金属材料的主角――硅教案

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