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(人教版)高一化学教案高一化学必修1第四章第一节无机非金属材料的主角硅教案教 案 课题:第四章 第一节 授课班级 无机非金属材料的主角-硅(一) 课 时 1、了解硅在自然界中的含量、存在、用途 知识 2、了解二氧化硅的物理性质，掌握二氧化硅的化学性质 与 教 技能 1、自主学习，培养学生自学的能力。 学 过程 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 与 能力、比较能力。 目 方法 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情感 的 地位，体会化学的创造性和实用性，激发对化学科学的兴趣。 态度 价值观 二氧化硅的性质(尤其是作为酸性氧化物的性质) 重 点 二氧化硅的存在等STS关注的拓展性学习内容 难 点 第四章 第一节 无机非金属材料的主角-硅(一)一、二氧化硅和硅酸 1、二氧化硅(SiO )<silicon dioxide> 2(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SiO 晶体2知 无色透明 识 (4) 结构:空间网状结构 结 (5) 化学性质:稳定，不活泼 构 1? 具有酸性氧化物的性质:(不溶于水且不和水反应) 与 与强碱反应 :SiO+2NaOH=NaSiO+HO 2232板 高温 书 与碱性氧化物反应:SiO+CaOCaSiO 23 设 2? 与HF的反应:SiO+4HF=SiF ?+2HO 242计 2、硅酸(HSiO) 23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。 NaSiO+2HCl=2NaCl+HSiO ? 2323NaSiO+HSO=NaSO+HSiO ? 23242423NaSiO+CO+HO=NaCO+HSiO ? 23222323? HSiO HO +SiO 2322 教学过程 教学方法、手教学步骤、内容 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 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(SiO )<silicon dioxide> 2联系生活，激发求(1) 存在 ,讲,SiO 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知欲。 2量的12,，其存在形态有结晶形和无定形两大类，通称硅石。 图片呈现，直观、,投影,并展示水晶、玛瑙、石英坩埚、一段光缆 深刻，加深认识。 ,讲,水晶是自然界中六方柱状的透明晶体，玛瑙的成分也是SiO，它2们除了一些常见的可作饰物等用途外，SiO 在工业上用途也非学广泛，2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 结晶形:玛瑙、石英、水晶 硅石 抽象思维，初步建无定形:硅藻土 空间立体立SiO2 结构。通过视频呈,投影小结, 现，使学生对SiO2?、制光导纤维 的结构的理解更?、石英玻璃制化学仪器 深刻。 ?、石英表、石英钟 ?、水晶制光学仪器和工艺品 ?、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SiO 的知识，思考一2下，SiO的物理性质有哪些，注意与CO进行比较研究 22,板书,(3) 物理性质:熔点高，硬度大的固体、不溶于水，纯净的SiO 晶体无色透明 2,思考,为什么SiO与CO的性质上有着这22么大的差别呢, ,讲,主要取决于结构的不同。CO是C与O2通过化学键所连接的分子结构，而SiO 是2SiO四面体结构 ,投影,硅氧四面体结构 SiO4 四面体结构 ,讲,SiO四面体:每1个Si原子周围结合4个O原子，Si在中心,O4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SiO 来表示二氧化硅的组成. 2,板书,(4) 结构:空间网状结构 ,讲,我们说，结构决定性质，SiO 的网状结构不仅决定了其物理性质2的特殊性，还决定了其化学性质的稳定性。 提高学生信息处,板书,(5) 化学性质:稳定，不活泼 理能力， 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 :SiO+2NaOH=NaSiO+HO 2232高温 与碱性氧化物反应:SiO+CaOCaSiO 23 ,讲,SiO除了具有酸性氧化物的通用性之外，还具有特性。比如酸性2 氧化物一般不与酸反应，而SiO却能与HF反应，这也是工业上雕刻玻2 璃的反应原理 推论: 在同圆或等圆中,如果两个圆心角、两条弧、两条弦或两条弦的弦心距中有一组量相等,那么它们所对应的其余各组量都分别相等.2,板书,? 与HF的反应:SiO+4HF=SiF ?+2HO 242 ,讲,除此之外，SiO在制水泥、玻璃、纯硅时，还有一些特殊反应 2 二、学生基本情况分析：,投影小结, 高温 3 弱氧化性:SiO+2CSi +2CO? (工业上制粗硅) 2? 高温 4 与某些盐反应:NaCO+SiONaSiO+CO? 232232? 高温 CaCO+SiOCaSiO+CO ? (工业上制玻璃的主要反应) 3232 ,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, 166.116.17期末总复习NaOH溶液能与玻璃中的SiO 反应生成NaSiO ，使瓶塞部分粘223 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SiO不能溶于HO得到相应的酸，但它对应的酸22 叫硅酸，那么硅酸是一种怎样制得的酸呢, ,板书,2、硅酸(HSiO) 23 ,讲,HSiO是一种比HCO还要弱的酸，它不溶于水，不能使指示剂2323 褪色，是一种白色粉末状的固体。 提高学生科学精,板书,硅酸是一种弱酸，它不溶于水，不能使指示剂变色，神 是一种白色粉末状的固体。 ,问,SiO 不溶于水且不和水反应，那么要如何制备硅酸呢,结合初中2 制备CO的方法来设想一下, 2 ,讲,初中制备CO是利用碳酸盐与强酸反应，是强酸制弱酸的原理。2 HSiO也是一种很弱的酸，我们是否也可以用硅酸盐来制备呢, 23 ,投影实验,P76 实验4-1 实验4-1:向饱和NaSiO 溶液中滴入酚酞，再滴入稀盐酸 23 现象 滴入酚酞溶液显红色，再滴入盐酸红色消失，并有透明 30 o45 o60 o胶状物质生成 (6)直角三角形的外接圆半径结论 NaSiO 溶液呈碱性，与酸反应生成了HSiO 且HSiO 232323 难溶于水 化学方程NaSiO+2HCl=HSiO ?+2NaCl 2323 4.垂径定理：垂直于弦的直径平分这条弦，并且平分弦所对的两条弧。式 ,问,若改向NaSiO溶液中滴加HSO 会有什么现象呢, 2324 ,板书,NaSiO+2HCl=2NaCl+HSiO ? 2323 其中点在圆上的数量特征是重点，它可用来证明若干个点共圆，方法就是证明这几个点与一个定点、的距离相等。NaSiO+HSO=NaSO+HSiO ? 23242423 ,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SiO 2? ,板书,HSiO HO +SiO 2322 ,活动与探究,硅酸是一种比碳酸还要弱的酸，请利用中学实验室常见 的仪器及药品，设计一个简单实验，证明硅酸的酸性比碳酸弱，并完成 一份实验报告。 ,分析,利用CO 溶于水产生HCO ，而HCO的酸性比HSiO 的2232323 酸性强，可以将CO通入到NaSiO的溶液中。 223 ,板书,NaSiO+CO+HO=NaCO+HSiO ? 23222323 ,总结,本节课我们学习了一种重要的非金属元素硅的化合物SiO和2 HSiO，了解了SiO的重要性质及用途。知道了晶莹透明的水晶、五彩232 斑斓的玛瑙与普通沙子的化学成分并没有什么两样。知道了SiO在当前2 信息时代、IT产业中的重要作用。化学知识可以帮助我们认识，了解世 界，我们也可以用学过的知识进行发明、创造，造福人类。 圆心；垂直于弦；平分弦；平分弦所对的优弧；平分弦所对的劣弧。B BD C (1) 弧长公式: 弧长 (R表示圆的半径, n表示弧所对的圆心角的度数)B 5、多一份关心、帮助，努力发现他们的闪光点，多鼓励、表扬他们，使其体验成功、努力学习。C D