1、第四章第一節無機非金屬材料的主角硅課題：第四章 第一節 無機非金屬材料的主角-硅(一)授課班級課 時1課時教學目的知識與技能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，掌握二氧化硅的化學性質3、認識物之間既有相似性，又有各自的特性過程與方法1、自主學習，培養學生自學的能力。2、活動探究，通過硅與碳、二氧化硅與二氧化碳的比較，培養學生的歸納能力、比較能力。情感態度價值觀通過了解材料發展的歷史與前景，使學生認識化學在材料科學中的重要地位，體會化學的創造性和實用性，激發對化學科學的興趣。重 點二氧化硅的性質(尤其是作為酸性氧化物的性質)和硅酸的性質難 點培養學生對知識的歸納、總

2、結和探究的能力知識結構與板書設計第四章 第一節 無機非金屬材料的主角-硅(一)一、二氧化硅和硅酸1、二氧化硅(SiO2 )<silicon dioxide>(1) 存在(2) 用途(3) 物理性質：熔點高，硬度大的固體、不溶于水，純凈的SiO2 晶體無色透明(4) 結構：空間網狀結構(5) 化學性質：穩定，不活潑 具有酸性氧化物的性質：(不溶于水且不和水反應)與強堿反應 ：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O 與堿性氧化物反應：SiO2+CaOCaSiO3 與HF的反應：SiO2+4HF=SiF4 +2H2O 2、硅酸(H2SiO3)硅酸是一種弱酸，它不溶于水，不能使指示劑

3、變色，是一種白色粉末狀的固體。Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3 Na2SiO3+H2SO4=Na2SO4+H2SiO3 Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3 H2SiO3 H2O +SiO2 教學過程教學步驟、內容教學方法、手段、師生活動引入我們生成的地球，它堅硬的地殼是由什么構成的？巖石，構成巖石的主要成分是硅酸鹽及硅的氧化物。問一提到硅，同學們又能想到什么呢？硅谷：美國新興的高技術產業開發區,電子技術研究中心,計算機生產的重要基地,位于加利福尼亞州圣弗朗西斯科南端.別看它看起來灰溜溜，它自己及它的化合物的作用卻是大得很。例：半導體：單晶硅是半導體器材

4、的核心材料,硅半導體是集成電路的主要材料,估計在21世紀,硅仍然會占半導體材料的95%以上.沙子、石英、水晶：主要成分是硅的氧化物光導纖維:從石英玻璃熔融體中,拉出直徑為100微米的細絲.再把千百根光導纖維組合并增強處理,就制成成光纜,其優點:質輕,體積小,輸送距離長,保密性好,成本低.導入從古至今，在無機非金屬材料中，硅一直都在扮演著主要的角色。今天，就讓我們一同來研究一下硅的氧化物-二氧化硅及硅酸和硅酸鹽的性質 。板書第四章 第一節 無機非金屬材料的主角-硅(一)講硅在地殼中含量豐富，僅次于氧，排在第二位，約占26.3%。投影元素周期表講位于周期表中的第四長列上的是碳族，這一族可謂是豪門望

5、族。其中具有代表性的是其中的兩位兄長。碳，形成了無數種構成人類和其它地球生物等的有機物，“統治了有機界”。其構成的煤、石油等有機化產品和材料是現代化的基石。而它的弟弟-硅，地殼質量的約90%，構成了地殼大部分巖石、沙子和土壤， “統治了地殼”，而當今硅酸鹽工業的陶瓷、玻璃、水泥等使人類生活日新月異。思考與交流畫出C、Si的原子結構簡圖，并由此分析：硅的化學性質活不活潑，為什么？硅的化合價主要是多少？講Si原子最外層有四個電子,既不易失電子,也不易得電子,所以,硅的化學性質不活潑。主要形成四價的化合物。硅是一種親氧元素，在自然界它總是與氧相互化合。所以在氧化氣氛包圍的地球上，硅主要以熔點很高的氧

6、化物及硅酸鹽的形式存在。思考常溫下，單質碳、硅的化學性質都不活潑，為什么碳在自然界中有穩定的單質（金剛石）存在，而硅卻沒有，說明了什么？單質硅的化學性質雖然穩定，但硅是一種親氧元素，硅原子和氧原子的結合非常牢固，形成的二氧化硅或硅酸鹽中的硅氧化學鍵非常牢固，硅氧鍵一旦形成就很難被破壞，所以，自然界中硅都是以二氧化硅或硅酸鹽的形式存在，主要存在與地殼的各種礦物和巖石里，沒有游離態的硅。過下面我們首先來研究一下二氧化硅的性質和用途。板書一、二氧化硅和硅酸1、二氧化硅(SiO2 )<silicon dioxide>(1) 存在講SiO2 是硅的重要化合物。地球上存在的天然二氧化硅約占地殼

7、質量的12，其存在形態有結晶形和無定形兩大類，通稱硅石。投影并展示水晶、瑪瑙、石英坩堝、一段光纜講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 在工業上用途也非學廣泛，例如，以石英為材料而制成的纖維在電信行業的應用等。板書(2) 用途硅石結晶形：瑪瑙、石英、水晶無定形：硅藻土投影小結、制光導纖維、石英玻璃制化學儀器、石英表、石英鐘、水晶制光學儀器和工藝品、瑪瑙制精密軸承和裝飾品講結合已有的關于水晶、沙子主要成分也是SiO2 的知識，思考一下，SiO2的物理性質有哪些，注意與CO2進行比較研究SiO4四面體結構板書(3) 物理性質：熔點高

8、，硬度大的固體、不溶于水，純凈的SiO2 晶體無色透明思考為什么SiO2與CO2的性質上有著這么大的差別呢？講主要取決于結構的不同。CO2是C與O通過化學鍵所連接的分子結構，而SiO2 是SiO四面體結構投影硅氧四面體結構講SiO4四面體：每1個Si原子周圍結合4個O原子，Si在中心,O在四個頂角. 同時每1個O原子周圍結合2個Si原子相結合。二氧化硅中氧原子與硅原子個數比為2：1,通常用SiO2 來表示二氧化硅的組成. 板書(4) 結構：空間網狀結構講我們說，結構決定性質，SiO2 的網狀結構不僅決定了其物理性質的特殊性，還決定了其化學性質的穩定性。板書(5) 化學性質：穩定，不活潑 具有酸

9、性氧化物的性質：(不溶于水且不和水反應)與強堿反應 ：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O 與堿性氧化物反應：SiO2+CaOCaSiO3 講SiO2除了具有酸性氧化物的通用性之外，還具有特性。比如酸性氧化物一般不與酸反應，而SiO2卻能與HF反應，這也是工業上雕刻玻璃的反應原理板書 與HF的反應：SiO2+4HF=SiF4 +2H2O 講除此之外，SiO2在制水泥、玻璃、純硅時，還有一些特殊反應投影小結 弱氧化性：SiO2+2CSi +2CO (工業上制粗硅) 與某些鹽反應：Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2 CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2 (工業上制玻璃的主要反

10、應)思考與交流1、實驗室為什么不用玻璃瓶盛裝氫氟酸？HF能腐蝕玻璃，因此，盛裝氫氟酸不能用玻璃試劑瓶而要用塑料瓶。2、實驗室盛裝NaOH溶液的試劑瓶為什么用橡膠塞而不用玻璃塞？NaOH溶液能與玻璃中的SiO2 反應生成Na2SiO3 ，使瓶塞部分粘結而無法打開。因此盛裝NaOH溶液的試劑瓶不能用玻璃塞而要用橡膠塞。過剛才我們提到SiO2不能溶于H2O得到相應的酸，但它對應的酸叫硅酸，那么硅酸是一種怎樣制得的酸呢？板書2、硅酸(H2SiO3)講H2SiO3是一種比H2CO3還要弱的酸，它不溶于水，不能使指示劑褪色，是一種白色粉末狀的固體。板書硅酸是一種弱酸，它不溶于水，不能使指示劑變色，是一種白

11、色粉末狀的固體。 問SiO2 不溶于水且不和水反應，那么要如何制備硅酸呢？結合初中制備CO2的方法來設想一下？講初中制備CO2是利用碳酸鹽與強酸反應，是強酸制弱酸的原理。H2SiO3也是一種很弱的酸，我們是否也可以用硅酸鹽來制備呢？投影實驗P76 實驗4-1實驗4-1：向飽和Na2SiO3 溶液中滴入酚酞，再滴入稀鹽酸現象滴入酚酞溶液顯紅色，再滴入鹽酸紅色消失，并有透明膠狀物質生成結論Na2SiO3 溶液呈堿性，與酸反應生成了H2SiO3 且H2SiO3 難溶于水化學方程式Na2SiO3+2HCl=H2SiO3 +2NaCl 問若改向Na2SiO3溶液中滴加H2SO4 會有什么現象呢？板書Na

12、2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3 Na2SiO3+H2SO4=Na2SO4+H2SiO3 講所生成的硅酸逐漸聚合而形成膠體硅酸溶膠，硅酸濃度較大時，則形成軟而透明的、膠凍狀的硅酸凝膠。硅酸凝膠經干燥脫水就形成硅酸干膠，稱為“硅膠”。硅膠多孔，吸附水分能力強，常用做實驗室和袋裝食品、瓶裝藥品等的干燥劑，也可以用作催化劑的載體。講如果對硅酸加熱，其可以分解生成SiO2 板書H2SiO3 H2O +SiO2 活動與探究硅酸是一種比碳酸還要弱的酸，請利用中學實驗室常見的儀器及藥品，設計一個簡單實驗，證明硅酸的酸性比碳酸弱，并完成一份實驗報告。分析利用CO2 溶于水產生H2CO3 ，而H2

13、CO3的酸性比H2SiO3 的酸性強，可以將CO2通入到Na2SiO3的溶液中。板書Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3 總結本節課我們學習了一種重要的非金屬元素硅的化合物SiO2和H2SiO3，了解了SiO2的重要性質及用途。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成分并沒有什么兩樣。知道了SiO2在當前信息時代、IT產業中的重要作用。化學知識可以幫助我們認識，了解世界，我們也可以用學過的知識進行發明、創造，造福人類。配以多媒體圖片從感性上讓學生接觸要學習的內容，激起學生學習的興趣。聯系生活，激發求知欲。圖片呈現，直觀、深刻，加深認識。抽象思維，初步建立Si

14、O2空間立體結構。通過視頻呈現，使學生對SiO2的結構的理解更深刻。提高學生信息處理能力，提高學生科學精神課題：第四章 第一節 無機非金屬材料的主角-硅(二)授課班級課 時教學目的知識與技能1、了解硅酸鹽、硅的主要性質2、認識硅酸鹽、硅等在生產、信息技術、材料科學等領域的應用過程與方法通過硅與碳的比較學習，引導學生學會運用對比的方法來認識物質。情感態度價值觀通過對硅酸鹽材料及硅的用途學習，使學生了解新型無機非金屬材料，培養學生熱愛科學的情感。重 點硅、硅酸鹽的豐富性和多樣性難 點通過學習，掌握研究非金屬元素單質及化合物的一般方法知識結構與板書設計二、硅酸鹽 (silicate)1、定義：硅酸鹽

15、是由硅、氧、金屬所組成的化合物的總稱。2、硅酸鈉(1) 物理性質：白色固體，易溶于水，水溶液俗稱水玻璃或泡花堿，是一種泡花堿(2) 化學性質：相對穩定，不能燃燒，不易被腐蝕，熱穩定性強3、表示方法：原則：金屬氧化物（較活潑-較不活潑 ）方法： 找組成元素 寫成氧化物的形式 原子個數比不變 檢查有無遺漏三、硅( silicon) 單質1、存在形態：有晶體硅和無定形硅兩種同素異形體2、晶體結構：正四面體形3、物理性質：灰黑色具有金屬光澤的固體、熔點高、硬度大、質脆、導電性介于導體和絕緣體之間，是好的半導體材料。4、化學性質(1) 常溫下的反應：Si+2F2=SiF4 Si+4HF=SiF4+2H2

16、 Si+2NaOH +H2O = Na2SiO3+2H2(2) 高溫下的反應：Si+O2SiO2 Si+2Cl2 SiCl45、硅的制備(1) 工業上制粗硅 SiO2 + 2C Si+2CO 石英砂 焦炭 電爐中 粗硅(2) 由粗硅制純硅 Si+2Cl2 SiCl4 SiCl4+2H2Si+4HCl 教學過程教學步驟、內容教學方法、手段、師生活動思考SiO2與CO2在物理、化學性質方面有哪些相似性和不同之處投影回顧CO2 SiO2 物理性質無色無味氣體，熔沸點都很低，微溶于水，存在于空氣中灰黑色固體，熔沸點都很高，不溶于水，存在于巖石中，俗名硅石、石英、水晶，纖維、玻璃、硅藻土中都大量含有化學

17、性質和堿性氧化物CO2+CaO=CaCO3 SiO2 +CO2 CaSiO3 和堿CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O 和酸-SiO2+4HF=SiF4+2H2O 和水CO2+H2O=H2CO3 -回顧上節課我們提到，用可溶性硅酸鹽Na2SiO3來制備H2SiO3 。事實上，在自然界中，硅酸鹽是構成地殼巖石的主要成分，大多數硅酸鹽是不溶于水的。自然界中存在的各種天然硅酸鹽礦物約占地殼總質量的5%。板書二、硅酸鹽 (silicate)1、定義：硅酸鹽是由硅、氧、金屬所組成的化合物的總稱。講硅酸鹽結構復雜，一般不溶于水，性質很穩定。最簡單的硅酸鹽是

18、硅酸鈉，下面我們主要研究一下硅酸鈉的性質板書2、硅酸鈉(1) 物理性質：白色固體，易溶于水，水溶液俗稱水玻璃或泡花堿，是一種泡花堿投影實驗P77 實驗4-2、放入蒸餾水放入Na2SiO3飽和溶液現象當水分蒸發后燃燒當水分蒸發后不易燃燒結論用水玻璃浸泡過的木材或織物可防火板書(2) 化學性質：相對穩定，不能燃燒，不易被腐蝕，熱穩定性強講硅酸鹽的種類很多，結構復雜，為了方便記憶和計算，常用氧化物的形式表示硅酸鹽的組成板書3、表示方法：原則：金屬氧化物（較活潑-較不活潑 ）方法： 找組成元素 寫成氧化物的形式 原子個數比不變 檢查有無遺漏投影例、請用氧化物的形式表示下列硅酸鹽的組成：硅酸鈉（Na2S

19、iO3） 鎂橄欖石（Mg2SiO4） 高嶺土 Al2(Si2O5)(OH)4 講硅酸鹽材料具有很多優良的性能，為我們的生活、為人類的科技進步作出了很大的貢獻。受傳統陶瓷某些特殊性能的啟發，科技工作者在此基礎上進行了一次又一次的創新，又研制出了許多種組成不同、性能更特殊的新型陶瓷。請大家閱讀教材P77上的科學視野。投影傳統硅酸鹽材料：(1) 陶瓷：日用器皿、建筑飾材、衛生潔具(2) 玻璃：(3) 水泥：以黏土和石灰石為主要原料具有特殊功能的含硅物質：(1) 碳化硅（金剛砂）(2) 硅鋼：導磁性良好，用作變壓器鐵芯(3) 硅橡膠(4) 分子篩：具有均勻微孔結構的鋁硅酸鹽(5) 生物陶瓷：人造骨過雖

20、然硅的化合物很多，隨處可見，而且從遠古時期人類就已經學會加工和使用陶瓷，但是硅的單質卻到很晚-18世紀上半葉才制備出來。硅別看起來灰溜溜的，它自己及化合物的作用卻大得很，大到高科技領域，小到我們的周圍，到處都有Si及其化合物的蹤影，當今電子工業的飛速發展，更是人們對Si的性質的認識息息相關，本節我們就來學習Si及其化合物的有關知識。板書三、硅( silicon) 單質1、存在形態：有晶體硅和無定形硅兩種同素異形體投影展示晶體Si和晶體Si的結構模型板書2、晶體結構：正四面體形講晶體Si的結構類似于金剛石的正四面體型，因此物理性質與金剛石類似。板書3、物理性質：灰黑色具有金屬光澤的固體、熔點高、硬度大、質脆、導電性介于導體和絕緣體之間，是好的半