無機(jī)非金屬材料的主角—硅—教案

1、學(xué)習(xí)必備歡迎下載第一節(jié)無機(jī)非金屬材料的主角硅從容說課硅是一種重要的非金屬元素，在地殼中含量豐富，僅次于氧，含量為 2.6%。而且，硅的氧化物及硅酸鹽是構(gòu)成我們賴以生存的地球巖石的主要成分。同時(shí)，由于硅酸鹽及其化合物廣泛的用途及誘人的發(fā)展前景，所以，把硅放在本章的第一節(jié)來介紹、學(xué)習(xí)。新教材對(duì)本章的編排也與舊教材有很大的不同：1.順序不同。新教材是按：二氧化硅和硅酸硅酸鹽 硅單質(zhì)編排的，而舊教材是按單質(zhì)、化合物、性質(zhì)、用途的順序編排的。之所以如此安排是力求體現(xiàn)新課改的精神：培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力。因?yàn)?，在自然界二氧化硅（沙子的主要成分）大量存在，它與人們的生產(chǎn)、生活聯(lián)系密切。學(xué)生對(duì)

2、其用途、性質(zhì)有一定的了解，學(xué)生從已有的用途入手，很容易想到：二氧化硅有這樣的用途，那么，它的性質(zhì)怎樣？這樣，就自然而然地引起了學(xué)生的興趣，激發(fā)了學(xué)生的求知欲，減少了學(xué)習(xí)上的障礙。2.要求不同。新教材從用途入手學(xué)習(xí)重要的性質(zhì)，注重培養(yǎng)能力，使學(xué)生在主動(dòng)參與中學(xué)習(xí)知識(shí)，在主動(dòng)探究中學(xué)習(xí)知識(shí)。而舊教材過于強(qiáng)調(diào)知識(shí)的灌輸，忽略了能力的培養(yǎng)。本節(jié)抓住重點(diǎn)化學(xué)性質(zhì)而不是面面俱到，這樣，節(jié)省了時(shí)間，有利于學(xué)生掌握更多的知識(shí)，有利于擴(kuò)大知識(shí)面，最終達(dá)到提高科學(xué)素養(yǎng)的目的。具體建議：1.從用途入手，掌握二氧化硅、硅酸鹽的化學(xué)性質(zhì)。通過引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系實(shí)際，了解用途，通過觀察圖片，增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

3、2.采用對(duì)比的方法學(xué)習(xí)。教學(xué)時(shí)，建議把CO2、 SiO2 進(jìn)行比較，通過復(fù)習(xí)也可以把 CaCO3、 CaSiO3 進(jìn)行比較，硅酸和碳酸，CO2 的性質(zhì)，溫故知新，學(xué)習(xí)C 和 Si 進(jìn)行比較。SiO2 的性質(zhì)。同時(shí)，3.做好演示實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)。實(shí)驗(yàn)是學(xué)習(xí)化學(xué)的重要手段， 不僅有利于學(xué)生掌握知識(shí)， 更有利于培養(yǎng)能力。 要做好書上的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生觀察思考，也可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)探究能力。例如：可以讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明硅酸的酸性比碳酸弱。另外，還可以根據(jù)“科學(xué)視野”指導(dǎo)學(xué)生查閱資料，了解傳統(tǒng)的硅酸鹽材料與新材料的聯(lián)系與區(qū)別，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的意識(shí)。本節(jié)教學(xué)重點(diǎn)：二氧化硅的用途、性質(zhì)

4、。本節(jié)教學(xué)難點(diǎn)：二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)、硅酸鹽的多樣性。課時(shí)安排：2 課時(shí)第1課時(shí)三維目標(biāo)知識(shí)與技能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質(zhì)，掌握二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)。3.了解硅的基本性質(zhì)。4.初步培養(yǎng)自主查閱資料的能力。5.使學(xué)生初步掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作、基本技能。學(xué)習(xí)必備歡迎下載過程與方法1.自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力。2.活動(dòng)探究，通過硅與碳、二氧化硅與二氧化碳的比較，培養(yǎng)學(xué)生的歸納能力、比較能力。情感、態(tài)度與價(jià)值觀1.培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)元素化合物的正確方法：結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)決定用途。2.通過對(duì)硅及其用途的學(xué)習(xí)使學(xué)生熱愛自然，熱愛化學(xué)。教學(xué)重點(diǎn)二氧化硅的用途、性質(zhì)，硅酸的

5、性質(zhì)教學(xué)難點(diǎn)二氧化硅的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)教具準(zhǔn)備多媒體、投影儀、水晶石、一段光纜、試管、燒杯、膠頭滴管、啟普發(fā)生器、 NaOH 溶液、 Na 2SiO 3 溶液、 HCl 、 H2SO4 溶液教學(xué)過程新課導(dǎo)入（多媒體播放幻燈片）1.錦繡中華巍巍昆侖山氣勢(shì)磅礴的東岳泰山奇峰峻嶺的黃山2.廣袤的土地塔克拉瑪干大沙漠美麗的長江三角洲師：我們生存的地球，她堅(jiān)硬的地殼是由什么構(gòu)成的？巖石，構(gòu)成巖石的主要成分是硅酸鹽及硅的氧化物。（多媒體投出課題：1.無機(jī)非金屬材料的主角硅）師：從古至今，在無機(jī)非金屬材料中，硅一直都扮演著主要的角色。多媒體播放幻燈片中國古代的瓷器推進(jìn)新課師：請(qǐng)同學(xué)們翻開書后面元素周期表，找到硅元

6、素，并指出其所在的位置。師：硅的原子結(jié)構(gòu)示意圖為：硅與碳結(jié)構(gòu)相似，在反應(yīng)中， 硅既不容易失去電子，也不容易得到電子，主要形成四價(jià)的共價(jià)化合物。師：硅在自然界中主要以二氧化硅及硅酸鹽的形式存在，最常見的沙子中， 就含有硅的氧化物SiO2。板書一、二氧化硅和硅酸師：請(qǐng)同學(xué)們思考：在自然界中有大量游離態(tài)的碳，但卻沒有硅，這說明了什么？（多媒體投影資料長片SiO 2、 CO2 的穩(wěn)定性比較）板書 1.二氧化硅（ SiO2）生：看書，了解SiO 2 的俗名、在地殼中的含量?；顒?dòng)與探究思考： C、 Si 在周期表中位于同一列，形成的氧化物CO2、 SiO2 性質(zhì)卻有很大的差別，請(qǐng)思考，這主要是什么原因構(gòu)成

7、的？生 1：CO2 是氣體， SiO 2 是固體。生 2：C、 Si 有相似之處，最外層都只有4 個(gè)電子，但形成的氧化物性質(zhì)卻不同，可能是Si、 C 的結(jié)構(gòu)不同。生 3：可能是SiO2、 CO2 的結(jié)構(gòu)不同。學(xué)習(xí)必備歡迎下載（多媒體動(dòng)畫SiO 4的正四面體結(jié)構(gòu)）知識(shí)拓展（多媒體動(dòng)畫“干冰”的空間結(jié)構(gòu)示意圖）師： SiO2 與 CO2 的性質(zhì)有明顯差別，其根本原因在于它們的空間結(jié)構(gòu)不同。師：展示水晶、瑪瑙、石英坩堝、一段光纜。師：水晶是自然界中六方柱狀的透明晶體，瑪瑙的成分也是SiO2，它們除了一些常見的可作飾物等用途外， SiO2 在工業(yè)上用途也非常廣泛，例如：以石英為材料而制成的光導(dǎo)纖維在電

8、信行業(yè)的應(yīng)用等。（多媒體播放幻燈片 SiO2 的用途）師：結(jié)合已有的關(guān)于水晶、沙子主要成分也是SiO 2 的知識(shí)，請(qǐng)同學(xué)們思考：SiO 2 的物理性質(zhì)有哪些，化學(xué)性質(zhì)有哪些，并注意與CO2 作比較。二氧化硅二氧化碳化學(xué)式物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)可能的解釋師：常識(shí)告訴我們 SiO 2 難溶于水，熔點(diǎn)很高，化學(xué)性質(zhì)也很穩(wěn)定。現(xiàn)在讓我們通過實(shí)驗(yàn)來證明?；顒?dòng)與探究SiO 2 分別與鹽酸、H2SO4、 HNO 3、 HF （氫氟酸）反應(yīng)現(xiàn)象、方程式結(jié)論HClH2SO4SiO2HNO 3HF師： HF 是唯一可以與SiO 2 反應(yīng)的酸。板書 SiO2+4HF=SiF 4 +2H 2O師：一般玻璃都是光滑、透明的，

9、但是，同學(xué)們也常見到一些玻璃制品，如玻璃鏡、門窗等畫有許許多多美麗的圖案，這些圖案是怎么“繪上”去的呢？就是利用HF 和 SiO 2 反應(yīng)的原理。師：已知SiO 2 是酸性氧化物，結(jié)合初中的知識(shí)，請(qǐng)同學(xué)們說出SiO 2 還可能具有哪些性質(zhì)？討論：生 1：與堿反應(yīng)。生 2：與堿性氧化物反應(yīng)。師：請(qǐng)分別寫出CO2、 SiO 2 與 H2O、 CaO、 Na 2O、 Ca（ OH） 2 、 NaOH 反應(yīng)的化學(xué)方程式。生 1：CO2+Na2O=Na 2CO3CO2+CaO=CaCO 3CO2+H 2O=H 2CO3生 2：SiO 2+Na2 O=Na 2SiO 3SiO 2+CaO=CaSiO 3生

10、 3：CO2+2NaOH=Na 2CO3+H2OCO2+Ca（OH ） 2=CaCO 3+H 2O生 4：SiO 2+2NaOH=Na 2SiO 3+H2O SiO 2+Ca（ OH ） 2=CaSiO 3+H 2O SiO 2+H 2O= 不反應(yīng)師： SiO2 具有酸性氧化物的通性，與堿反應(yīng)生成鹽和水。例題剖析【例 1】 （20XX 年上海理綜）玻璃的主要成分之一是二氧化硅。能在玻璃上進(jìn)行蝕刻，將其制成毛學(xué)習(xí)必備歡迎下載玻璃和雕花玻璃的物質(zhì)是A. 燒堿B. 純堿C.氫氟酸D.鹽酸師：請(qǐng)同學(xué)們思考，并解釋其原因。生 1：選 AC ，因?yàn)?，燒堿和氫氟酸都能與玻璃中的二氧化硅反應(yīng)。生 2：選 C，

11、因?yàn)?，燒堿和二氧化硅反應(yīng)需要加熱，所以，只選C 而不選 A 。師（總結(jié)）：正確的答案應(yīng)該為C。因?yàn)椋诔叵?，雖然燒堿和二氧化硅能反應(yīng)：SiO 2+2NaOH=Na 2SiO3+H2O，但該反應(yīng)的速率較慢，不適于進(jìn)行玻璃加工。氫氟酸（ HF）能和 SiO 2 發(fā)生反應(yīng)： SiO2+4HF=SiF 4 +2H 2O，利用這個(gè)反應(yīng)可以進(jìn)行玻璃雕花。解答： C板書 2.硅酸師： SiO2 難溶于 H 2O，其對(duì)應(yīng)的水化物叫硅酸，硅酸也難溶于水。在實(shí)驗(yàn)室里用可溶性的硅酸鹽與其他酸反應(yīng)而制得?；顒?dòng)與探究把稀鹽酸滴加到生：分組做實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論反應(yīng)方程式反應(yīng)原理Na 2SiO 3 溶液中，可能發(fā)生什么現(xiàn)象？該

12、反應(yīng)的原理是什么？4-1，并完成下表知識(shí)拓展把稀 H 2SO4 加入到 Na 2SiO3 溶液中，又會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象？現(xiàn)象結(jié)論反應(yīng)方程式反應(yīng)原理活動(dòng)與探究1.把 CO2 通入 Na2SiO 3 溶液中，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？師：打開一袋裝食品，取出里面一小包展示給同學(xué)們看，并問：這是什么？生 1：保鮮劑生 2：干燥劑師：干燥劑。有的是生石灰，有的是“硅膠”，什么是“硅膠”呢？請(qǐng)看書P64 P65。例題剖析【例 2】 （ 1995 年上海， 7） CO2 通入下列各溶液中，不可能產(chǎn)生沉淀的是A. 氯化鈣溶液B. 石灰水C.飽和碳酸鈉溶液D. 硅酸鈉溶液師：請(qǐng)一個(gè)同學(xué)回答并簡要解釋其原因。生：選 A 。C

13、aCl 2+CO 2 +H 2O不反應(yīng)， B 中通入 CO2 產(chǎn)生 CaCO3 沉淀， C 中會(huì)產(chǎn)生 NaHCO 3 沉淀， D 中會(huì)析出硅酸沉淀。師（總結(jié)）：分析得很好。解答： A知識(shí)拓展如果把上題改成“足量的CO2 通入下列各溶液中，可能產(chǎn)生沉淀的是”則又選什么？生：選 CD。師（總結(jié)）：解題時(shí)，要注意審題，要能夠舉一反三。答案： CD學(xué)習(xí)必備歡迎下載【例 3】 （ 20XX 年春季， 5）下列氧化物按其形成的含氧酸酸性遞增順序排列的是A.SiO 2<CO 2<SO3<P2O5B.SiO 2<CO 2<P2O5<SO3C.CO 2<SiO2<

14、P2O5<SO3D.CO 2<P2O5<SO3<SiO 2師：還是請(qǐng)同學(xué)們先分析。生：幾種酸性氧化物所形成的酸分別為：H2SiO3、 H2CO3、H 3PO4、 H2SO4 。其中，硫酸為強(qiáng)酸，磷酸為中強(qiáng)酸，碳酸、硅酸為弱酸。但是，硅酸的酸性最弱，所以，應(yīng)該選B。師：正確。解答： B課堂小結(jié)本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了一種重要的非金屬元素硅及其化合物二氧化硅和硅酸，了解了 SiO 2 的重要性質(zhì)及用途。知道了晶瑩透明的水晶、五彩斑斕的瑪瑙與普通沙子的化學(xué)成分并沒有什么兩樣。知道了 SiO 2 在當(dāng)前信息時(shí)代、 IT 產(chǎn)業(yè)中的重要作用?；瘜W(xué)知識(shí)可以幫助我們認(rèn)識(shí)、了解世界，我們也可以用

15、學(xué)過的化學(xué)知識(shí)進(jìn)行發(fā)明、創(chuàng)造，造福人類。布置作業(yè)1.教材 P69：4.板書設(shè)計(jì)第一節(jié)無機(jī)非金屬材料的主角硅第1課時(shí)一、二氧化硅和硅酸1.SiO 2：（ 1）SiO 2 的存在：（ 2）SiO 2 的結(jié)構(gòu)：（ 3） SiO 2 用途：非常廣泛（ 4）SiO 2 的性質(zhì)物理性質(zhì)：化學(xué)性質(zhì)：2.硅酸（ 1）性質(zhì)： NaOH ，加熱（ 2）用途：3.小結(jié)： SiO 2 的性質(zhì)、 SiO2 的用途活動(dòng)與探究1.用本節(jié)課所學(xué)的知識(shí)，在一玻璃片上用氫氟酸雕刻出美麗的圖案，圖案自行設(shè)計(jì)。（提示：可以先在一玻璃片上涂上一層石蠟，然后畫出圖案，把氫氟酸滴在圖案上，過一段時(shí)間，去掉石蠟，觀察）2.上網(wǎng)查找資料：Si

16、O 2 的用途。3.利用中學(xué)實(shí)驗(yàn)室常見的儀器及藥品，設(shè)計(jì)一簡單實(shí)驗(yàn)，證明硅酸的酸性比碳酸弱，完成一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告。附：實(shí)驗(yàn)報(bào)告示例實(shí)驗(yàn)名稱 _日期 _天氣 _實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)儀器及藥品實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋、化學(xué)方程式1學(xué)習(xí)必備歡迎下載234隨堂練習(xí)1.下列物質(zhì)中主要成分不是二氧化硅的是A. 硅膠B. 水晶C.瑪瑙D.硅石答案： A2.可以用來制取半導(dǎo)體材料（如大規(guī)模集成電路）的是A. 二氧化硅B. 粗硅C.高純硅D.硅酸鹽答案： C3.NaOH 、 KOH 等堿性溶液可以貯存在下列哪種試劑瓶中A. 具有玻璃塞的細(xì)口瓶B. 具有玻璃塞的廣口瓶C.帶滴管的滴瓶D. 具有橡膠塞的細(xì)口瓶答案： D4.

17、二氧化硅屬于酸性氧化物，理由是A.Si 是非金屬元素B.SiO 2 對(duì)應(yīng)的水化物是可溶性弱酸C.SiO 2 與強(qiáng)堿反應(yīng)生成鹽和水D.SiO 2 不能與酸反應(yīng)答案： C5.下列物質(zhì)中，能夠與NaOH 溶液反應(yīng)的是A. 碳酸鈉B. 硅酸鈉C.二氧化硅D.氫氧化鋁答案： CD高溫6.在 SiO2+3CSiC+2CO 反應(yīng)中，氧化劑和還原劑的質(zhì)量比為A.36 30B.60 36C.2 1D.1 2答案： D7.現(xiàn)代建筑的門窗框架常用電解加工成的古銅色硬鋁制造。取硬鋁樣品進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)（每一步試劑均過量），由此可以推知硬鋁的組成為A.Al 、 Cu、 Mg 、 Si、 MnC.Al 、 Fe、 C、 Cu

18、B.Al 、 Mg 、 Si、 ZnD.Al 、 Si、 Zn、 Na答案： A8.用多種方法鑒別Na 2CO3 和 SiO2 兩種白色粉末物質(zhì)（注：能夠?qū)懟瘜W(xué)方程式的寫出化學(xué)反應(yīng)方程式；鑒別方法可以不用填滿，若序號(hào)不夠也可以自己再添）。 _ 。 _ 。 _ 。答案：焰色反應(yīng)法：焰色反應(yīng)為黃色的是Na2CO3，余者為 SiO2酸液產(chǎn)氣法：分別取少許待測(cè)粉末，滴加稀鹽酸，能夠產(chǎn)生氣體的是Na2CO3 ，不反應(yīng)的是 SiO 2?；瘜W(xué)方程式： Na2CO3 2HCl=2NaCl H2O CO29.為了測(cè)定人體新陳代謝呼出氣體中CO2 的體積分?jǐn)?shù)，某學(xué)生課外小組設(shè)計(jì)了如下圖的實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)學(xué)習(xí)必備歡迎下載驗(yàn)中用過量 NaOH 溶液吸收氣體中的驗(yàn)時(shí)只用嘴吸氣和呼氣） ，請(qǐng)?zhí)羁?。CO2，準(zhǔn)確測(cè)量瓶中溶液吸收CO2 后的增重及剩余氣體的體積（實(shí)呼吸口測(cè)量氣EF體體積0. 5 mo l .L- 1 NaOH溶 液放大了的多孔球泡（ 1）圖中瓶的作用是 _ 。（ 2） 對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置尚有如下 A 、B 、C、 D 四種建議，你認(rèn)為合理的是 _。（填代號(hào)）A. 在 E 處增加 CaCl 2 干燥管B. 在 F 處增加 CaCl 2 干燥管C.在 E 和 F 兩處增加 CaCl2 干燥管D. 不必增加干燥管（ 3）將插入溶液的管子下端改成具