2019-2020年人教版化學必修1 第4章第1節(jié) 無機非金屬材料的主角——硅 教案.doc
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2019-2020年人教版化學必修1 第4章第1節(jié) 無機非金屬材料的主角——硅 教案 一、教學目標 1、知識與技能 1.了解硅元素在自然界中的存在形式; 2.知道二氧化硅的性質; 3.了解硅酸的性質及制法,了解硅酸鈉的性質; 4.知道硅、二氧化硅的在信息技術、材料科學等領域的應用。 2、過程與方法 1.幫助學生學習運用對比的方法來認識物質的共性和個性,促進學生對新舊知識進行歸納比較能力的發(fā)展。 2.通過硅及其化合物等內容體現(xiàn)從物質的結構猜測物質的性質,推出物質的用途的思維過程,建構“結構——性質——用途”學習的共同模式,。 3.本節(jié)多數(shù)內容屬于了解層次,部分段落閱讀自學,提高的閱讀能力、收集資料能力、自學能力和語言表達能力。 3、情感態(tài)度與價值觀 1.用硅給現(xiàn)代人類文明進程所帶來的重大影響(從傳統(tǒng)材料到信息材料),為學生構架一座從書本知識到現(xiàn)代科技知識和生活實際的橋梁。開闊學生眼界,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; 2.促進學生逐漸形成正確的科學社會觀,學生認識到“科學技術是第一生產(chǎn)力”,關心環(huán)境,資源再生及研究、探索、發(fā)現(xiàn)新材料等與現(xiàn)代社會有關的化學問題,提高學生社會責任感。 二、教學重點: 二氧化硅的主要化學性質。 三、教學難點: 二氧化硅晶體結構 四、教學過程 [導課]問題: [問題]:請簡要閱讀課文后回答課文標題中“無機非金屬材料的主角-硅”“主角”兩 個字在這里的涵義是什么?(學生回答:硅含量僅次于氧,硅的氧化物和硅酸鹽構成地 殼的主要部分)展示投影:硅在地殼中的含量。 [問題]:硅又憑什么能做無機非金屬材料的主角呢?引出原子結構來解釋。 請同學們翻到課本后的周期表查看硅在周期表的位置及結構。 [講述]硅的氧化物及硅酸鹽構成了地殼中的大部分巖石、沙子和土壤,約占地殼質量90%以上。各種各樣的硅酸鹽和水、空氣和陽光構成了人類及生物生存的根基。自古至今,在無機非金屬材料中,硅一直扮演著主角的角色。 [問題]碳和硅元素結構上又和碳有什么不同?推測硅單質的性質有哪些? [學生閱讀]P74中間自然段。 [回答]硅位于元素周期表ⅣA,與碳元素同族。原子最外層均有四個電子。硅同 碳元素一樣,其原子即不容易失去電子又不容易得到電子,主要形成四價的化合物。其中二氧化硅是硅的最重要的化合物?!白钪匾比齻€字是如何體現(xiàn)呢?接下來具體進行了解二氧化硅有關性質。 [投影]金剛石、晶體硅、二氧化硅的晶體模型及水晶標本。 [講述]硅為親氧元素,在地球上硅主要是以熔點很高的氧化物及硅酸鹽形式存在;而碳主要形成石灰?guī)r和碳酸鹽礦物,碳的氧化物二氧化碳通過光合作用進入以碳為骨架的有機世界。 [講述]地球上天然二氧化硅成為硅石,約占地殼質量的20%,存在形態(tài)有結晶性和無定性兩種。 [投影]二氧化硅晶體模型: 這種能說明什么問題呢?展示“鳥巢”工程圖片,產(chǎn)生一些聯(lián)想對網(wǎng)狀結構留下深刻印象。 [閱讀]科學視野。 [講解]將晶體硅結構中的每一個“硅-硅”共價鍵打開,并在其間夾入一個氧原子,就形成了二氧化硅的晶體。這樣,每個硅原子和四個氧原子以共價鍵結合,形成以該硅原子為中心的正四面體型結構,這種正四面體型結構向空間伸展,就形成了具有空間網(wǎng)狀結構的原子晶體。由于每個氧原子同時和兩個硅原子成鍵,所以二氧化硅晶體中,硅氧原子數(shù)之比為1:2,SiO2只表示一種比例關系,并不表示晶體中存在SiO2的小分子。 [展示]水晶與瑪瑙示意圖: [講述]水晶—石英中無色透明的晶體;具有彩色環(huán)帶狀或層狀的稱為瑪瑙。二氧化硅可用來做光導纖維。 [投影] [講述]石英可用來做石英鐘、石英表,耐高溫的石英玻璃;水晶可以用來制造電子工業(yè)中的重要部件、光學儀器、工藝品、眼鏡片等,含有有色雜質的石英,還可用于制造精密儀器軸承,耐磨器皿和裝飾品等。這些應用與二氧化硅的什么性質有關? 展示:瓶塞被粘住一個試劑瓶。要學生來打開。結果不能打開,引發(fā)學生討論。瓶塞被粘住的原因是什么?怎樣才能打開?引出SiO2的化學性質。要學生找原因和對策。 展示:學校校友送給母校玻璃鏡面上字(圖片),字是怎樣弄上去的?引起學生討論。 [強調]酸性氧化物一般不與酸發(fā)生化學反應,而二氧化硅卻能與氫氟酸發(fā)生反應,這也是工業(yè)上用氫氟酸雕刻玻璃的反應原理。以上兩點,屬二氧化硅的特性。由此,我們可總結出二氧化硅的主要化學性質為: [講解]二氧化硅是不溶于水的酸性氧化物,與氫氧化鈉生成了硅酸鈉,而硅酸鈉是粘膠劑,將瓶塞與試劑瓶粘在一起。 [思考]已知玻璃中含有SiO2,而硅酸鈉又是一種粘合劑,回答為什么實驗室中盛放堿液的試劑瓶用橡皮塞而不用玻璃塞? 化學性質: 1、SiO2與CO2化學性質的比較 物 質 二氧化硅(SiO2) 二氧化碳(CO2) 與水反應 與酸反應 與堿反應 與堿性氧化物反應 與碳反應 SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O SiO2+CaO CaSiO3 2、氧化性:SiO2+2C===Si+2CO(工業(yè)上用此反應制粗硅,這就是“從沙灘到用戶”?。? 3、特殊性:SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O (怎樣保存HF?塑料瓶) 4、在高溫下與碳酸鹽的反應(應用于玻璃生產(chǎn)) SiO2 + Na2CO3 == CO2↑ + Na2SiO3 SiO2 + CaCO3 == CO2↑ + CaSiO3 [過渡]剛才我們提到二氧化硅不能溶于水得到相應的酸——硅酸。那么,硅酸是怎樣的一種酸?它怎樣制得呢?下面我們就來學習這個問題。 提出思考:硅酸(H2SiO3)能通過二氧化硅與水反應制得嗎?為什么? 引入:硅酸 1、不溶于水,酸性比碳酸弱。 [實驗4—1]試管中加入3~5mL Na2SiO3飽和溶液,滴入2~3滴酚酞試液,再用膠頭滴管逐滴滴入稀鹽酸,邊滴邊震蕩,至紅色變淺并接近消失停止,記錄現(xiàn)象。 現(xiàn)象 結論 化學方程式 Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓ 2、制備:較強酸與可溶硅酸鹽溶液 Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓ Na2SiO3+H2O+CO2==H2SiO3↓+Na2CO3 硅酸是一種白色膠狀物質,不溶于水,受熱干燥失水。H2SiO3==H2O+SiO2 3、用途:硅膠多孔,吸附水份能力強,常用作實驗室和袋裝食品、瓶裝藥品等也可以用作催化劑的載體。 展示干燥劑,小結硅酸用途 [講解]生成的H4SiO4叫原硅酸,是一種白色膠狀物質,不溶于水,在干燥的空氣中易失水變成硅酸。- 配套講稿:
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