2022年人教版化學(xué)必修1 第4章第1節(jié) 無機(jī)非金屬材料的主角——硅(第1課時(shí)) 教案

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1、2022年人教版化學(xué)必修1 第4章第1節(jié) 無機(jī)非金屬材料的主角——硅(第1課時(shí)) 教案 教學(xué)目標(biāo) 知識(shí)與技能 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質(zhì),掌握二氧化硅的化學(xué)性質(zhì) 3、認(rèn)識(shí)硅酸的制備原理,使學(xué)生初步掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作、基本技能。 過程與方法 1、學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用對(duì)比的方法來認(rèn)識(shí)物質(zhì)的共性和個(gè)性,擁有對(duì)新舊知識(shí)進(jìn)行歸納比較能力。 2、通過硅酸的制備,具有實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思維方式。 情感態(tài)度價(jià)值觀 1、學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)元素化合物的正確方法:結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)決定用途。 2、學(xué)生了解硅和硅酸在日常生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用,感受化學(xué)的實(shí)用性,增強(qiáng)

2、學(xué)習(xí) 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) 重點(diǎn):二氧化硅和硅酸的主要性質(zhì) 難點(diǎn):二氧化硅的化學(xué)性質(zhì) 教學(xué)過程 環(huán)節(jié) 教師活動(dòng) 學(xué)生活動(dòng) 導(dǎo)入 這節(jié)課我們來上第四章,非金屬及其化合物。(講一下非金屬元素在元素周期表中的分布及其重要性)。 那么,在地殼中含量最多的元素是什么?第二個(gè)是什么? 在初中我們已經(jīng)學(xué)過氧了,那么接下來我們來學(xué)硅——無機(jī)非金屬材料的主角。 【硅元素在自然界中的分布】(PPT展示圖片)硅在地殼中的含量為26.3%,僅次于氧。硅的化合物構(gòu)成了地殼中大部分的巖石、沙子和土壤,約占地殼質(zhì)量的90%以上。 【硅和碳的比較】我們再來看一下硅元素在元素周期表中的位置,在碳的下面,它們

3、兩個(gè)是同族元素,那么最外層電子是相同的,都有四個(gè)電子(PPT展示另個(gè)原子結(jié)構(gòu)示意圖),所以硅原子和碳一樣,既不易失去電子也不容易得到電子,主要形成四價(jià)的化合物。碳是構(gòu)成有機(jī)物的主要元素,而硅是構(gòu)成巖石與許多礦物的基本元素。 然而硅在自然界中的存在形式不同,碳在自然界中有穩(wěn)定的單質(zhì)存在,而硅是一種親氧元素,在自然界它總是與氧相互化合。我們周圍的空氣都有氧氣包圍,所以硅主要以氧化物二氧化硅以及硅酸鹽的形式存在。 下面我們就來看二氧化硅。 答:氧、硅 知識(shí)點(diǎn)1:二氧化硅 二氧化硅是硅最重要的化合物,地球上存在的天然二氧化硅約占地殼質(zhì)量的12%,其存在形態(tài)有結(jié)晶型和無定型。 【二氧

4、化硅的存在形式】石英晶體是結(jié)晶的二氧化硅,同學(xué)們都見過水晶吧?其實(shí)石英中無色透明的晶體就是通常所說的水晶,而具有彩色環(huán)帶狀或?qū)訝畹姆Q為瑪瑙。水晶和瑪瑙經(jīng)常拿來做什么???對(duì)的,經(jīng)常用來做飾物。(PPT展示圖片) 而無定型硅有硅藻土等。(PPT展示圖片) 【二氧化硅的結(jié)構(gòu)】我們說結(jié)構(gòu)決定性質(zhì),那么二氧化硅有什么性質(zhì)呢?我們先來看一下它的結(jié)構(gòu)。 (PPT展示結(jié)構(gòu))大家看一下它的結(jié)構(gòu),一個(gè)硅和多少個(gè)氧相連?一個(gè)氧和多少個(gè)硅相連?實(shí)際上,二氧化硅晶體是由硅 和氧按1:2的比例縮組成的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。獨(dú)立一個(gè)單元結(jié)構(gòu)出來就是一個(gè)硅和四個(gè)氧相連,硅在中心,四個(gè)氧4個(gè)在頂角,形成了四面體結(jié)構(gòu)。但是你

5、們要注意二氧化硅晶體是立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),只是用SiO2來表示二氧化硅的組成。 【二氧化硅的物理性質(zhì)】我們回憶一下,初中我們學(xué)的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的物質(zhì)還有那些?對(duì)的,金剛石也是立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),那么它的硬度怎么樣?熔沸點(diǎn)怎么樣?是的,二氧化硅也是相似的,我們來看一下二氧化硅的物理性質(zhì)(PPT列表,了解二氧化硅的物理性質(zhì)),同學(xué)們把它寫到課本76頁上面那里思考與交流的物理性質(zhì)那里。 【板書】1、二氧化硅 物理性質(zhì):熔點(diǎn)高,硬度大,不溶于水 【二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)】二氧化硅是酸性氧化物,同學(xué)們還記得什么是酸性氧化物嗎?酸性氧化物那有什么共性呢? 二氧化硅具有酸性氧化物的通性: ①

6、 能和堿反應(yīng)生成鹽和水 SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 +H2O ② 能和堿性氧化物反應(yīng) SiO2+CaO = =CaSiO3 【思考1】下面請(qǐng)同學(xué)們思考:為什么實(shí)驗(yàn)室中盛放堿液的試劑瓶用橡皮塞而不用玻璃塞? 是因?yàn)閴A液會(huì)跟玻璃塞中的SiO2反應(yīng),生成的硅酸鹽會(huì)把試劑瓶和玻璃塞粘連在一起,所以不能用玻璃塞。 【思考2】 玻璃光滑堅(jiān)硬,用什么刀子能雕刻出這些花紋圖案和刻度呢?當(dāng)然用普通刀子是不能完成這一工藝的。說來有趣,找到能夠在玻璃上自如地雕刻的特殊“刀子”,還是從發(fā)現(xiàn)一種會(huì)“啃”玻璃的化學(xué)物質(zhì)開始的。同學(xué)們猜一下這種化學(xué)物質(zhì)什么? 氫氟酸是酸性氧化物,是不是只能和

7、堿反應(yīng)而不能和酸反應(yīng)呢?二氧化硅雖然是酸性氧化物,但是能和氫氟酸反應(yīng),記住氫氟酸是唯一可以與之發(fā)生反應(yīng)的酸: SiO2+4HF=SiF4 ↑ +2H2O (PPT展示)玻璃中含有二氧化硅,要雕刻玻璃的花紋圖案時(shí),先在玻璃上鋪上一層蠟,在石蠟上雕刻出花紋,在挖空的那部分加入氫氟酸,等反應(yīng)后洗掉酸和石蠟,玻璃的雕花就完成了?,F(xiàn)在同學(xué)們知道為什么實(shí)驗(yàn)室的氫氟酸不用玻璃瓶盛放的原因了嗎?對(duì)的,所以實(shí)驗(yàn)室的氫氟酸都是用塑料瓶來盛放。 【二氧化硅的用途】(PPT圖片展示)我們學(xué)習(xí)了二氧化硅的物理性質(zhì)及它的化學(xué)性質(zhì),下面我們來看一下它的用途。同學(xué)們看到課本75頁,二氧化硅可以用來做什么?用作建筑材料,

8、飾物,石英坩堝,光導(dǎo)纖維等。 答:知道 答:用作手鏈,項(xiàng)鏈 答:四個(gè)、兩個(gè) 答:金剛石 答:硬度大,熔點(diǎn)高 思考并回答 思考并回答 思考 看課本并回答:氫氟酸 不是 答:氫氟酸會(huì)腐蝕玻璃 看課本回答 知識(shí)點(diǎn)2:硅酸 【導(dǎo)入】我們知道,二氧化碳溶于水生成碳酸,那么我們要得到硅酸時(shí)能不能把二氧化硅溶于水形成呢? 對(duì)的,二氧化硅是不溶于水的,那我們怎么才能得到硅酸呢?【實(shí)驗(yàn)演示】同學(xué)們看到課本的實(shí)驗(yàn)4-1,快速瀏覽一下。下面我們來做一下這

9、個(gè)實(shí)驗(yàn)。注意觀察現(xiàn)象。 下面請(qǐng)同學(xué)們描述剛才的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,(PPT展示表格) 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:溶液呈紅色,加入鹽酸后紅色變淺并接近消失時(shí),有白色膠狀物質(zhì)生成。 初步結(jié)論:Na2SiO3水溶液呈堿性,硅酸不溶于水 注意:硅酸是通過可溶性硅酸鹽與其它酸反應(yīng)制得的。 同學(xué)們把這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論填到77頁最上面的那個(gè)表上去。 【硅酸的化學(xué)性質(zhì)】硅酸不穩(wěn)定,受熱易分解: H2SiO3 == SiO2 + H2O(加熱) 另外硅酸與強(qiáng)堿溶液反應(yīng): 2NaOH+H2SiO3 == Na2SiO3+ 2H2O 同學(xué)們把這兩個(gè)方程式補(bǔ)充到課本上。 剛才的實(shí)驗(yàn)反應(yīng)生成的硅酸逐漸聚合而形成膠體溶液

10、——硅酸溶膠,當(dāng)濃度比較大時(shí),形成軟而透明的、膠體狀的硅酸凝膠,經(jīng)干燥脫水后得到多孔的硅酸干凝膠,成為硅膠。硅膠多孔,吸附水分的能力很強(qiáng),常用作實(shí)驗(yàn)室和袋裝食品的干燥劑。 (PPT展示圖片)變色硅膠就是常用的一種干燥劑,大家看,它還是干燥的硅膠時(shí)是藍(lán)色的,當(dāng)吸水后就變成近乎透明的了,我們就能以此來判斷環(huán)境的水分含量以及及時(shí)更換干燥劑。 答:不能,因?yàn)槎趸璨蝗苡谒? 觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 課堂小結(jié) 1、 二氧化硅的物理性質(zhì)及化學(xué)性質(zhì)。 2、 硅酸的制備,物理性質(zhì)及化學(xué)性質(zhì)。 板書設(shè)計(jì) 第一節(jié) 無機(jī)非金屬的主角-硅 1、二氧化硅(SiO2) (1)物理性質(zhì):熔點(diǎn)高,硬度大,不溶于水 (2)化學(xué)性質(zhì): ①酸性氧化物共性:SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 +H2O SiO2+CaO = =CaSiO3 ②特性:與氫氟酸反應(yīng):SiO2+4HF=SiF4 ↑ +2H2O 2、硅酸 (1)主要性質(zhì):白色,不溶于水,弱酸性 (2)制備:Na2SiO3+2HCl=H2SiO3(膠體)+2NaCl

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