高中化学：4.1《无机非金属材料的主角——硅》教案(新人教版必修1)

用心爱心专心第一节无机非金属材料的主角——硅教材分析：硅是带来人类文明的重要元素之一，硅及其化合物是元素化合物知识的重要基础知识。本节内容不仅为形成化学基本观念提供感性基础，也为了解化学与生活，化学与社会发展，化学与技术进步之间的密切关系提供了丰富的素材。本节的主要内容有硅在自然界中的存在形式、二氧化硅的性质、硅酸盐的性质、硅及化合物的用途。在教学中可采用碳和硅（同一主族相邻的两种元素）进行对比，突出它们的相似性与不同性。另外多运用日常生活中的事例进行教学，联系生产生活的实际，充分利用实物、模型、彩图、实物照片等形式，增强教学的直观行，激发学生的学习兴趣，培养学生热爱科学的情感。教学目标：知识与技能1、了解硅的重要化合物的主要性质，认识硅及其化合物的主要用途。2、联系生产生活实际，培养学生对知识的迁移能力。过程与方法1、采用对比的方法，联系碳、二氧化碳大等学生已有的知识、经验来介绍硅、二氧化硅等新知识。2、运用日常生活中事例进行教学，增强教学的直观性。情感态度与价值观1、认识硅及其化合物的广泛哟鸥鸟国土，体会化学的创造性与实用性，并关注化学有关的实际问题。2、利用实物、模型及学生自己手机的有关实物或照片，激发学生的学习兴趣，培养学生热爱科学的情感。3、通过动手实验，培养学生实事求是的科学态度。教学重点：二氧化硅的性质教学难点：硅酸盐的丰富性和多样性。教学方法：对比法、讨论法、讲授法教学安排：（二课时）第一课时：二氧化硅、硅酸用心爱心专心第二课时：硅酸盐、单质硅教学过程：（第一课时）[导入]美国的硅谷——位于美国西海岸加利福尼亚州北部旧金山南郊，圣克拉拉县和圣胡安两城之间的一条长４８公里，宽１６公里的长条形地带上。由于它集中了全世界９0％以上的著名半导体公司（思科、英特尔、惠普、朗讯、苹果），而半导体的基本元件是硅片，所以该地区被称为“硅谷”。该地区客观上成为美国高新技术的摇篮，现在硅谷已成为世界各国半导体工业聚集区的代名词。也是高新科技的象征。[师]既然硅这么重要，那么他是如何存在，有些什么性质呢？[板书]§4-1无机非金属材料的主角——硅[师]主角，我们足以看出硅的地位。我们看课本P46图3-1，硅在地壳中的含量居第二，仅次与氧。硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤、约占地壳总量的90%以上。[学生活动]看图4-1[师]大家在元素周期表中找到硅，并且写出硅和碳的原子结构示意图。[学生活动]CSi[师]它们最外层均为四个电子，既不容易得到也不容易失去，性质稳定。但他们却是不可以忽视的：碳--统治了有机界：碳是构成有机物的主要元素；硅—统治了无机矿物界：硅是构成岩石与许多矿物的基本元素。下面我们的学习就围绕着碳和硅的相似性进行学习。[学生活动]回顾碳的相关知识存在酸性氧化物弱酸性质[师]阅读课本P74-76页内容，从碳的性质总结硅、二氧化硅、硅酸的性质。[学生活动][资料卡片]在25℃和101kPa的条件下,由单质生成1molCO2时放热393.5kJ;而在同样条件下,生成1molSiO2时放热910.9kJ.放热越多,其生成物通常越稳定,可见SiO2比CO2更容易生成,而且更稳定。[思考]比较碳、硅亲合氧的能力及硅在自然存在形式？[归纳]①硅的亲氧性强于碳的亲氧性。用心爱心专心②因此硅元素在氧化气氛包围的地球上，硅主要以SiO2及硅酸盐形式存在。[板书]1、二氧化硅SiO2[师]从课本P74-75的内容，大家对二氧化硅进行树型分类？[学生思考、书写][展示]二氧化硅的结构模型[师]二氧化硅晶体，基本结构单元是正四面体，每个Si结合4个O，每个O结合2个Si，形成空间网状结构。正是这种结构，决定了其具有优良的物理和化学性质。[思考与交流]请根据SiO2的存在和应用思考:二氧化硅具有哪些物理性质？化学稳定性如何?你的根据是什么？SiO2的这些性质是由什么决定的？[学生活动][归纳、总结、板书]①物理性质：熔点高、硬度大②用途：建筑材料、饰品、工艺品③化学性质：稳定性好[过渡]下面我们一起来看看SiO2的化学性质，玻璃的主要成分是二氧化硅和硅酸盐，我们通过其性质，来看SiO2的性质。[师]我们可以用玻璃瓶来装试剂：酸、碱、盐，这可以看出其化学性质稳定，不能够跟一般的酸发生反应，除HF外。[板书]a、不与酸反应，氢氟酸除外SiO2＋4HF＝SiF4↑＋2H2O用途：可以在玻璃上雕刻花纹等[师]因为HF酸可以和SiO2反应，所以HF的保存就不能使用玻璃瓶，而用塑料或橡胶瓶，我们可以用这个性质在玻璃上雕刻花纹，量器上雕刻刻度等。[展示]装有NaOH的试剂瓶[思考]一般的试剂瓶都使用玻璃瓶塞，而这个试剂瓶使用的是橡胶塞，为什么？[思考、讨论][总结]我们开始将CO2和SiO2比较，CO2是酸性氧化物，SiO2也是酸性氧化物，所以其具有酸性氧化物的通性，即能与碱、碱性氧化物反应。用心爱心专心[板书]b、与碱性氧化物反应32CaSiOCaOSiO高温C、与碱反应SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O[师]正是因为其能与NaOH发生反应，所以其瓶塞使用的是橡胶塞。[过渡]CO2溶于水生成H2CO3，SiO2我们知道它是不能溶于水的，它有没有对应的酸呢？如何制取呢？[思考]碳酸的制取，使用的是强酸制弱酸的方法，那么硅酸是不是也可以使用同样的方法获得呢？[探究实验4-1]试管中取3mlNa2SiO3溶液，滴入2滴酚酞，逐滴加入稀HCl，边加边振荡，至红色变浅并接近消失时停止。[学生活动]观察、思考[总结、归纳、板书]2、硅酸实验过程：现象：红色消失，生成白色凝胶结论：硅酸钠转化为硅酸反应：Na2SiO3＋2HCl＝H2SiO3(胶体)+2NaCl[师]硅酸凝胶经干燥脱水后的到多空的硅酸干凝胶，称为“硅胶”。硅胶多空，吸附水的能力强，常用作实验室和袋装食品、瓶装药品的干燥剂，也可以作催化剂的载体。[课堂练习]1、下列各组物质有关性质关系的比较，正确的是（）A.溶解性：CO2SiO2B.酸性：H2SiO3H2CO3C.熔点：SiO2CO2（干冰）D.硬度：SiO2CO22、要除去SiO2中的CaO杂质，最适宜的试剂是（）A、纯碱溶液B、盐酸C、硫酸D、氢氧化钠溶液[总结]本节课我们主要学习了二氧化硅的存在、用途、性质和硅酸的制取、用途。需要重点掌握二氧化硅的性质和硅酸的制取。板书设计：§4-1无机非金属材料的主角——硅用心爱心专心1、二氧化硅SiO2①物理性质：熔点高、硬度大②用途：建筑材料、饰品、工艺品③化学性质：稳定性好a、不与酸反应，氢氟酸除外SiO2＋4HF＝SiF4↑＋2H2O用途：可以在玻璃上雕刻花纹等b、与碱性氧化物反应32CaSiOCaOSiO高温C、与碱反应SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O2、硅酸实验过程：现象：红色消失，生成白色凝胶结论：硅酸钠转化为硅酸反应：Na2SiO3＋2HCl＝H2SiO3(胶体)+2NaCl教学反思：用心爱心专心教学过程:(第二课时)[复习引入]上节课我们学习了二氧化硅的性质和用途和硅酸的制取用途。对照它们之间的转化关系，写出相应的方程式。[学生活动]书写相关的化学方程式。[创设情境]在农田的施肥中，如何才能使4NH，K＋更大程度的吸收呢？联系胶体的性质进行思考。[学生活动]阅读P77，科学视野。[师]硅酸盐岩石长期在水和大气中二氧化碳侵蚀下，风化为黏土，并且形成土壤胶体。土壤胶体带负电，与4NH，K＋等营养离子相结合，使土壤具有保肥作用。土壤、岩石中都含有大量硅酸盐，硅酸盐在自然界中分布极广，其结构复杂，大多数不溶于水，化学性质稳定。[展示]Na2SiO3溶液[师]SiO2与NaOH反应生成的Na2SiO3就一种最简单的硅酸盐，其能够溶于水，水溶液俗称为水玻璃，是制备硅胶和木材防火剂的主要原料。[实验4-2]取两个滤纸片，分别浸在水和水玻璃中，取出，放在酒精灯外焰上。[学生活动]观察、填表。放入蒸馏水放入Na2SiO3饱和溶液现象结论[师]浸泡在Na2SiO3饱和溶液的滤纸不能燃烧，所以其可以作木材的防火剂。[师]看图4-8应用广泛的硅酸盐产品[学生活动]阅读课本P78-79内容，填写下表[板书]原料生产设备主要成分水泥玻璃陶瓷[师]以上我们介绍的是传统的无机非金属材料，现在非金属材料发展迅速，出现了许多具有特殊功能的材料。介绍SiC、硅钢、硅橡胶、新型陶瓷等内容。[学生活动]阅读课本P79，单质硅，完成下列问题。[板书](1)硅单质的存在形式：有__________和________两种。用心爱心专心(2)物理性质：________________________________________。(3)化学性质：常温下___________。(4)硅的用途：高纯硅是良好的_______材料,于制造集成电路、太阳能电池等。[师]指导学生完成，并介绍相关内容[课堂练习]1、熔融烧碱应选用的器皿是（）A.石英坩埚B.普通玻璃坩埚C．铁制坩埚D．陶瓷坩埚2、生产水泥、普通玻璃都要用到的主要原料是（）A.黏土B.石灰石C.纯碱D.石英3、下列所列各物质的用途中，不正确．．．的是A．石英砂：制玻璃、制单晶硅B．硅胶：干燥剂、吸附剂、催化剂载体C．碳化硅：砂纸、砂轮D．硅酸：粘合剂、耐火材料[总结]这节课我们主要学习了硅酸盐和单质硅的相关知识。需要重点掌握传统的无机非金属材料水泥、玻璃、陶瓷的原料，生产过程和主要成分，以及硅做半导体的特性的用途。板书设计：3、硅酸盐原料生产设备主要成分水泥玻璃陶瓷4、硅单质(1)硅单质的存在形式：有__________和________两种。(2)物理性质：________________________________________。(3)化学性质：常温下___________。(4)硅的用途：高纯硅是良好的_______材料,于制造集成电路、太阳能电池等。教学反思：