陜西省石泉縣高中化學 第四章 非金屬及其化合物 4.1 無機非金屬材料的主角——硅（第2課時）教案 新人教版必修1.doc

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無機非金屬材料的主角—硅 課標依據(jù) 通過實驗了解氯、氮、硫、硅等非金屬及其重要化合物的主要性質(zhì)，認識其在生產(chǎn)生活中的應用和對生態(tài)環(huán)境的影響。 教材分析 教材的第三章《金屬及其化合物》，第四章《非金屬及其化合物》都是高中階段重要的元素化合物知識的學習，但兩章書在教材結(jié)構(gòu)的編排上是不同的，我們的揣測是：編者可能希望通過兩種不同的編排模式，讓學生體會學習和研究元素化合物知識的兩種不同的思維方式，兩種不同的學習方法。先由大家熟悉的玻璃和沙子的主要成分SiO2學起→對應酸→對應鹽，最后才介紹單質(zhì)。 學情分析 高一3班：學生對于化學知識儲備上，在已經(jīng)學習了一些金屬及其化合物的知識，學生容易接受，初步具備分析總結(jié)的能力，可以通過對已有知識的復習引導學生進行新課，在學習特點上比較被動，需要教師在課堂上靈活轉(zhuǎn)變教學。 高一5班：在知識儲備上和1班情況相同，課堂較不活躍，但有幾個積極分子可以帶活班級學習氣氛。 高一6班：在知識儲備上和前兩個班情況相同，課堂較活躍，學生在學習積極性上較好。 三維目標 知識與能力 1、了解硅酸鹽、硅的主要性質(zhì) 2、認識硅酸鹽、硅等在生產(chǎn)、信息技術(shù)、材料科學等領(lǐng)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(zhì) 情感態(tài)度與價值觀 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(yǎng)學生熱愛科學的情感。 教學重難點 教學重點 硅、硅酸鹽的豐富性和多樣性 教學難點 通過學習，掌握研究非金屬元素單質(zhì)及化合物的一般方法 教法 與 學法 通過已有知識和日常常識加以引導，使學生自主得到知識。指導學生閱讀課本及相關(guān)重要化合物的材料 教學資源 教 學 活 動 設(shè) 計 師生活動 設(shè)計意圖 批注 第一課時 CO2 SiO2 物理性質(zhì) 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 化學性質(zhì) 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 -------- ［思考］SiO2與CO2在物理、化學性質(zhì)方面有哪些相似性和不同之處 ［投影回顧］ ［回顧］上節(jié)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(gòu)成地殼巖石的主要成分，大多數(shù)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(zhì)量的5%。 ［板書］二、硅酸鹽 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(jié)構(gòu)復雜，一般不溶于水，性質(zhì)很穩(wěn)定。最簡單的硅酸鹽是硅酸鈉，下面我們主要研究一下硅酸鈉的性質(zhì) ［板書］2、硅酸鈉 (1) 物理性質(zhì)：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 放入蒸餾水 放入Na2SiO3飽和溶液 現(xiàn)象 當水分蒸發(fā)后燃燒 當水分蒸發(fā)后不易燃燒 結(jié)論 用水玻璃浸泡過的木材或織物可防火 ［投影實驗］P77 實驗4-2、 ［板書］(2) 化學性質(zhì)：相對穩(wěn)定，不能燃燒，不易被腐蝕， 熱穩(wěn)定性強 ［講］硅酸鹽的種類很多，結(jié)構(gòu)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(shù)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（Na2SiO3） ———————————— 鎂橄欖石（Mg2SiO4） ———————————— 高嶺土 {Al2(Si2O5)(OH)4} ———————————— ［講］硅酸鹽材料具有很多優(yōu)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(tǒng)陶瓷某些特殊性能的啟發(fā)，科技工作者在此基礎(chǔ)上進行了一次又一次的創(chuàng)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(tǒng)硅酸鹽材料： (1) 陶瓷：日用器皿、建筑飾材、衛(wèi)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(zhì)： (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(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽 (5) 生物陶瓷：人造骨 ［過］雖然硅的化合物很多，隨處可見，而且從遠古時期人類就已經(jīng)學會加工和使用陶瓷，但是硅的單質(zhì)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(lǐng)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(yè)的飛速發(fā)展，更是人們對Si的性質(zhì)的認識息息相關(guān)，本節(jié)我們就來學習Si及其化合物的有關(guān)知識。 ［板書］三、硅單質(zhì) 1、存在形態(tài)：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(jié)構(gòu)模型 ［板書］2、晶體結(jié)構(gòu)：正四面體形 ［講］晶體Si的結(jié)構(gòu)類似于金剛石的正四面體型，因此物理性質(zhì)與金剛石類似。 ［板書］3、物理性質(zhì)：灰黑色具有金屬光澤的固體、熔點高、硬度大、質(zhì)脆、導電性介于導體和絕緣體之間，是好的半導體材料。 ［講］因為Si在元素周期表中的位置僅次于金屬與非金屬分界線附近，因此硅有些性質(zhì)與金屬相似。硅的化學性質(zhì)不活潑，常溫下硅的化學性質(zhì)很穩(wěn)定，除F2、HF和NaOH外，Si不跟其他物質(zhì)起反應。 ［板書］4、化學性質(zhì) (1) 常溫下的反應： Si+2F2==SiF4 Si+4HF==SiF4↑+2H2 ↑ Si+2NaOH +H2O == Na2SiO3+2H2↑ ［講］在高溫下，Si能與O2等非金屬單質(zhì)發(fā)生反應 ［板書］(2) 高溫下的反應： Si+O2SiO2 Si+2Cl2 SiCl4 ［講］硅可用來制造集成電路、晶體管、硅整流器等半導體器件，還可以制成太陽能電池，可制成有良好導磁性、耐酸性的合金。半導體晶體管及芯片的出現(xiàn),促進了信息技術(shù)革命。請大家閱讀教材P79-80上的內(nèi)容，了解一下硅的用途。 ［投影小結(jié)］ 信息技術(shù)的關(guān)健材料，——半導體、晶體管、芯片。 半導體性能——將太陽能轉(zhuǎn)換為光能的重要材料——光電池 硅合金 ［板書］5、硅的制備 (1) 工業(yè)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 ［總結(jié)］本節(jié)課我們學習了硅酸鹽的重要用途及性質(zhì)，了解了硅酸鈉的特性------耐火。知道了Si單質(zhì)的重要用途。從結(jié)構(gòu)上、從周期表的位置，進一步理解了Si的性質(zhì)。21世紀人類所面臨的重大問題之一是能源危機。而從書上我們了解到Si是具發(fā)展前景的新能源材料。同學們，隨著人類對Si及其化合物的認識越來越深刻，隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，我們有理由相信Si及其化合物對人類作出更大的貢獻，給人類帶來更大的驚喜! 了解硅在自然界中的含量、存在、用途 了解硅酸鹽、硅的主要性質(zhì) 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(yǎng)學生熱愛科學的情感 認識硅酸鹽、硅等在生產(chǎn)、信息技術(shù)、材料科學等領(lǐng)域的應用 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(zhì) 當堂檢測 有效練習 1、下列關(guān)于硅的說法不正確的是( C ) A、硅是非金屬元素，它的單質(zhì)是灰黑色，有金屬光澤的固體 B、硅的導電性能介于導體和絕緣體之間，是良好的半導體材料。 C、硅的化學性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)反應 D、加熱到一定溫度時，硅能與氧氣、氯氣等非金屬反應 2、下列關(guān)于碳和硅的敘述中，不正確的是( AD ) A、氧化物都能與氫氧化鈉溶液反應 B、單質(zhì)在加熱時都能跟氧氣反應 C、氧化物溶于水都生成相應的酸 D、碳和硅兩種元素都有同素異型體 作業(yè)布置 練習冊互動探究1 板書設(shè)計 第一節(jié) 無機非金屬材料的主角---硅 一、二氧化硅和硅酸 1、二氧化硅(SiO2 ) (1) 存在 (2) 用途 (3) 物理性質(zhì)： (4) 結(jié)構(gòu)：空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) (5) 化學性質(zhì)：穩(wěn)定，不活潑 具有酸性氧化物的性質(zhì)：(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 ↓ 教學反思 1. 知識回顧是自己在說，應該讓學生自己回顧回答，有利于學生第記憶和掌握。 2. 關(guān)于化學方程式的書寫，學生較難掌握，應該讓學生自己練習書寫 3. 課堂練習較少，不能充分反映學生學得情況。 備注