化学必修1《第四章元素与材料世界1硅无机非金属材》51教案教学设计 一等奖比赛优质课.docx

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化学必修1《第四章元素与材料世界1硅无机非金属材》51教案教学设计一等奖比赛优质课

《无机非金属材料的主角——硅》第一课时参考教案

知识

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,掌握二氧化硅的化学性质

过程

方法

1、自主学习,培养学生自学的能力。

2、活动探究,通过硅与碳、二氧化硅与二氧化碳的比较,培养学生的归纳能力、比较能力。

情感

态度

价值观

通过了解材料发展的历史与前景,使学生认识化学在材料科学中的重要地位,体会化学的创造性和实用性,激发对化学科学的兴趣。

二氧化硅的性质(尤其是作为酸性氧化物的性质)

二氧化硅的存在等STS关注的拓展性学习内容

第四章

第一节

无机非金属材料的主角------硅

一、二氧化硅和硅酸

1、二氧化硅(SiO2

dioxide>

(1)

存在

(2)

用途

(3)

物理性质:

熔点高,硬度大的固体、不溶于水,纯净的SiO2

晶体无色透明

(4)

结构:

空间网状结构

(5)

化学性质:

稳定,不活泼

①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

高温

CaSiO3

②与HF的反应:

SiO2+4HF==SiF4

↑+2H2O

2、硅酸(H2SiO3)

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。

Na2SiO3+2HCl==2NaCl+H2SiO3

Na2SiO3+H2SO4==Na2SO4+H2SiO3

Na2SiO3+CO2+H2O==Na2CO3+H2SiO3

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。

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

dioxide>

(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。

 

联系生活,激发求知欲。

图片呈现,直观、深刻,加深认识。

[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

[板书](3)

物理性质:

熔点高,硬度大的固体、不溶于水,纯净的SiO2

晶体无色透明

[思考]为什么SiO2与CO2的性质上有着这么大的差别呢?

[讲]主要取决于结构的不同。

CO2是C与O通过化学键所连接的分子结构,而SiO2

是Si—O四面体结构

[投影]硅氧四面体结构

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

[SiO]

[讲][SiO4]四面体:

每1个Si原子周围结合4个O原子,Si在中心,O在四个顶角.

同时每1个O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SiO2

来表示二氧化硅的组成.

[板书](4)

结构:

空间网状结构

[讲]我们说,结构决定性质,SiO2

的网状结构不仅决定了其物理性质的特殊性,还决定了其化学性质的稳定性。

[板书](5)

化学性质:

稳定,不活泼

①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

高温

CaSiO3

[讲]SiO2除了具有酸性氧化物的通用性之外,还具有特性。

比如酸性氧化物一般不与酸反应,而SiO2却能与HF反应,这也是工业上雕刻玻璃的反应原理

[板书]②与HF的反应:

SiO2+4HF==SiF4

↑+2H2O

[讲]除此之外,SiO2在制水泥、玻璃、纯硅时,还有一些特殊反应

[投影小结]

弱氧化性:

SiO2+2C

高温

Si

+2CO↑

(工业上制粗硅)

与某些盐反应:

Na2CO3+SiO2

高温

Na2SiO3+CO2↑

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?

提高学生信息处理能力,

 

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