硅化合物--高一化學教案

高一化學趙 碳族元素 備課時間：4月23日 上課時間：4月24日 NO.30硅及其重要的化合物（一）教學目標 知識技能：在學習碳族元素知識的基礎上，進一步認識硅的晶體結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途。 能力培養(yǎng)：通過聯(lián)系碳的已學知識來學習硅的新知識，有助于培養(yǎng)學生對新舊知識進行歸納比較的邏輯思維能力；通過金剛石的結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學生的空間想像能力。 科學思想：通過定量和定性分析，認訓晶體類型與晶體主要物理性質(zhì)的關系。進一步滲透結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的觀點。 科學品質(zhì)：在學生從書本和課堂汲取知識的同時，介紹我國古仿科學家的重大發(fā)明和當代國內(nèi)外的新技術、新成果。在大量的直觀感性材料的陪襯下，使化學學習不再使人感到枯燥乏味而是生動有趣；為學生構(gòu)架一座從書本知識到現(xiàn)代科技知識和生活實際的橋梁。有助于學生開闊眼界，提高科技文化素養(yǎng)。理解更多的現(xiàn)代相關科學理論與技術。 科學方法：通過對硅晶體樣品、金剛石球棍模型、硅晶體常溫超真空掃描隧道顯微鏡圖像的觀察，進行“觀察方法”這一自然科學方法的指導。重點難點 理解掌握晶體微粒種類及其相互間作用力與晶體類型關系；晶體類型與晶體主要物理性質(zhì)的關系；掌握理論知識指導學習硅元素性質(zhì)知識的方法；培養(yǎng)空間想像能力，會把平面圖想像成空間結(jié)構(gòu)，又能把空產(chǎn)結(jié)構(gòu)表示在平面圖上。教學過程教 師 活 動學 生 活 動引言展示講述展示中國譽稱“瓷國”。陶瓷是我中華民族一項最偉大的創(chuàng)造，具有悠久而輝煌的歷史。原始陶器大約是1萬年前出現(xiàn)在中國?！疤铡弊鳛闅v史上第一種人造材料成為人類擺脫蒙昧的時代標志，秦兵馬俑的制造展示了當時制陶規(guī)模和高超的動手術與藝術水平。秦兵馬俑圖片或錄像。瓷器在東漢晚期發(fā)明，到寧朝形成了舉世聞名的“柴”、“汝”、“哥”、“鈞”、“定”、“官”幾大名窯，其制品工藝之精湛達到“青如天”、“薄如紙”、“聲如磬”的水平。而陶瓷主要含硅元素。古陶器的圖片或錄像。觀看兵馬俑圖片或古瓷器圖片、錄像等。設問展示講解你能否舉出在現(xiàn)代社會中含硅元素的無機非金屬材料嗎？體現(xiàn)現(xiàn)代文明的無機非金屬材料的圖片，如：加上“硅窗”的保鮮袋，超導材料，電子陶瓷，集成電路等。能源、材料、信息，是文明的三大支柱。而能源問題的解決和信息社會飛速發(fā)展的前提是能源材料、信息材料的突破。硅在現(xiàn)代電子，航空航天，敏感材料，超導材料中起著十分重要的作用。我國正努力奪回世界材料科學的領先地位，再創(chuàng)中國材料科學的輝煌。回答：含硅元素的無機非金屬材料有用于制造電腦的半導體材料如晶體管、集成電路，用于信息傳遞的光導纖維。玻璃、水泥以及超導材料等到。聯(lián)想我國古代歷史發(fā)明的輝煌的同時，了解當代國內(nèi)外新技術，新成果，以及我們與世界先進水平的差距。設問講述誰知道硅在地殼中的含量？誰又知道硅在宇宙范圍內(nèi)的存量？硅在地殼中的含量為27.72%，僅次于氧居第二位。在宇宙范圍內(nèi)，硅的存量次于氫、氦、碳、氖、氧、氮，占第七位?；卮穑汗枋亲匀唤缰蟹植己軓V的一種元素，它的含量僅次于氧居第二位。在宇宙范圍內(nèi)的存量不清楚。教 師 活 動學 生 活 動指導閱讀板書講述展示設問閱讀課本第3頁，第一、二自然段。一、硅在自然界中的存在形式人類雖然在一萬年前制出了陶器，五千年前古埃及人發(fā)明了玻璃。而人類真正認識硅元素是在1823年由瑞典化學家貝采利烏斯用金屬鉀還原四氟化硅時獲得單質(zhì)硅的。硅晶體樣品或彩圖。請同學描述一下單質(zhì)硅的色態(tài)？閱讀后歸納課本內(nèi)容并回答：在自然界中無單質(zhì)形式存在的硅，只有化合態(tài)硅。硅是構(gòu)成礦物和巖石的主要元素?；卮穑汗枋腔液谏薪饘俟鉂傻墓腆w。板書硅的物理性質(zhì)講述展示投影提問展示投影提問在當今時代人們已能通過儀器觀察一些物質(zhì)的原子排列狀況，1990年美國等少數(shù)國家首先在-296的低溫下移動了原子。1993年中國生物學院真空物理實驗室在常溫下以超真空掃描隧道顯微鏡為手段，通過用探針拔出硅晶體表面硅原子形成約2nm的漢字中國圖片。（見附1）硅晶體結(jié)構(gòu)平面圖。1畫出平面圖中硅晶體的最小結(jié)構(gòu)單元。2畫出最小結(jié)構(gòu)單元的立體結(jié)構(gòu)示意圖。金剛石晶體球棍模型在金剛石和硅晶體結(jié)構(gòu)中，由碳原子或硅原子直接相連形成的最小環(huán)上有_個碳原子或有_個硅原子。相鄰的SiSi鍵角_，相鄰的CC鍵角_?；卮穑鹤钚〉奶荚迎h(huán)上有6個碳原子。同樣最小的硅原子環(huán)上有6個硅原子。鍵角均為10918投影鍵長鍵能晶體硅2.3510m222KJ/mol金剛石1.5510m345KJ/mol提問通過以上對硅晶體與金剛石晶體結(jié)構(gòu)的對比，請你分析一下結(jié)構(gòu)對它們主要物理性質(zhì)的影響？回答：硅晶體與金剛石同屬原子晶體，均為四面體結(jié)構(gòu)，并向空間無限伸展成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。它們的物理性質(zhì)特點為硬度大，熔、沸點高。但金剛石的鍵長短，鍵能大，所以其硬度，熔、沸點高于晶體硅。C N O Si設問總結(jié)晶體硅、金剛石、二氧化硅、碳化硅同屬原子晶體，請同學們討論一下這四種晶體的熔、沸點高低順序？晶體硅的物理性質(zhì)：1硅的熔、沸點高，硬度大。2由于硅原子半徑大外層電子受核引力較小，因而是具有一定導電能力的半導體。與處于兩性線附近的鍺一樣，是重要的半導體材料。討論思路：1構(gòu)成原子晶體的微粒為原子；2晶體內(nèi)結(jié)合力取決于原子間形成的共價鍵的鍵長和鍵能；3周期表中 各原子位置。得出結(jié)論：原子半徑： SiCO鍵長：CCSiOSiCSiOSiCSiSi熔沸點：金剛石二氧化硅碳化硅晶體硅教 師 活 動學 生 活 動講述投影歸納總結(jié)我們知道，碳在常溫下化學性質(zhì)很穩(wěn)定，在高溫下能跟氧氣等物質(zhì)反應。下面請同學們根據(jù)所學碳以及元素周期律知識，討論歸納出一些硅的化學性質(zhì)？碳、硅化學性質(zhì)對比表（見附2）碳、硅為A元素，最外層4個電子，容易形成共價化合物。在化學性質(zhì)上的相似點：常溫時性質(zhì)穩(wěn)定，加熱時可與O2、Cl2、H2等許多非金屬反應。碳和硅都具有還原性。硅可用做煉鋼時的脫氧劑。不同點：SiH4不如CH4穩(wěn)定。硅可與氯氣直接反應，碳不能與氯氣直接反應，硅，的非金屬性比碳弱。另外硅在常溫下可與氫氟酸、強堿反應，碳則不能。學生可能的回答：1硅、碳同屬A元素，最外電子層有4個電子。所以硅的化學性質(zhì)與碳相似。容易形成共價化合物。2也可發(fā)生的反應。Si+O2SiO2將碳、硅化學性質(zhì)對比表記錄于筆記中。板書指導閱讀講述提問四、硅的制法課本第四頁用適量碳還原二氧化硅得到粗硅。將粗硅與氯氣在高溫下反應，得液態(tài)不純的四氯化硅，經(jīng)分餾提純用氫氣還原即可得純硅。寫出以上各步制純硅的化學反應方程式？根據(jù)所講的知識寫出化學反應方程式：2C+SiO2Si+2COSi+2Cl2SiCl4SiCl4+2H2Si+4HCl板書投影講述小結(jié)五、硅的用途硅的應用樹狀圖（或用電腦制作的課件來代替）。（見附3）在科學家們的努力下，新思維、新方法層出不窮。人們正朝著按人的意志安排一個個原子的目標沖刺，多少奇跡展現(xiàn)眼前。到尋時新材料的研制和生產(chǎn)就像一千零一夜里的阿拉丁神燈一樣，幾乎無所不能，樣樣遂人心意地安排。指