高中化學(xué)人教版必修1同步教案系列一： 第四章 第1節(jié) 無機(jī)非金屬材料—硅1Word版

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1、 第一節(jié) 無機(jī)非金屬材料的主角——硅 第1課時(shí) 一、二氧化硅和硅酸 教學(xué)設(shè)計(jì) 三維目標(biāo) 知識與技能 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.了解硅的基本性質(zhì)。 4.初步培養(yǎng)學(xué)生自主查閱資料的能力。 5.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.自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力。 2.活動(dòng)探究，通過硅與碳、二氧化硅與二氧化碳的比較，培養(yǎng)學(xué)生的歸納能力、比較能力。 情感、態(tài)度與價(jià)值觀 1.培養(yǎng)學(xué)生學(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.通過對硅及其用途的學(xué)習(xí)使學(xué)生熱愛自然

2、，熱愛化學(xué)。 教學(xué)重點(diǎn) 二氧化硅的用途、性質(zhì)，硅酸的性質(zhì) 教學(xué)難點(diǎn) 二氧化硅的性質(zhì)、結(jié)構(gòu) 教具準(zhǔn)備 多媒體、投影儀、水晶石、一段光纜、試管、燒杯、膠頭滴管、啟普發(fā)生器、NaOH溶液、Na2SiO3溶液、HCl、H2SO4溶液 教學(xué)過程 導(dǎo)入新課 （多媒體播放幻燈片） 1.錦繡中華——巍巍昆侖山 ——?dú)鈩莅蹴绲臇|岳泰山 ——奇峰峻嶺的黃山 2.廣袤的土地——塔克拉瑪干大沙漠 ——美麗的長江三角洲 師：我們生存的地球，她堅(jiān)硬的地殼是由什么構(gòu)成的？巖石，構(gòu)成巖石的主要成分是

3、硅酸鹽及硅的氧化物。 （多媒體投出課題：無機(jī)非金屬材料的主角——硅） 師：從古至今，在無機(jī)非金屬材料中，硅一直都扮演著主要的角色。 ［多媒體播放幻燈片］中國古代的瓷器 推進(jìn)新課 師：硅的原子結(jié)構(gòu)示意圖為： 硅與碳原子結(jié)構(gòu)相似，在反應(yīng)中，硅既不容易失去電子，也不容易得到電子，主要形成四價(jià)的共價(jià)化合物。 師：硅在自然界中主要以二氧化硅及硅酸鹽的形式存在，最常見的沙子中，就含有硅的氧化物——SiO2。 ［板書］一、二氧化硅和硅酸 師：請同學(xué)們思考：在自然界中有大量游離態(tài)的碳，但卻沒有硅，這說明了什么？ （多媒體投影資料長片 SiO2、CO

4、2的穩(wěn)定性比較） ［板書］1.二氧化硅（SiO2） 生：看書，了解SiO2的俗名、在地殼中的含量。 ［活動(dòng)與探究］ 思考：C、Si原子結(jié)構(gòu)相似，形成的氧化物CO2、SiO2性質(zhì)卻有很大的差別，請思考，這主要是什么原因構(gòu)成的？ 生：CO2是氣體，SiO2是固體。 C、Si原子結(jié)構(gòu)有相似之處，最外層都只有4個(gè)電子，但形成的氧化物性質(zhì)卻不同，可能是Si、C的結(jié)構(gòu)不同造成的?？赡苁荢iO2、CO2的結(jié)構(gòu)不同。 （多媒體動(dòng)畫［SiO4］的正四面體結(jié)構(gòu)） ［知識拓展］ （多媒體動(dòng)畫“干冰”的空間結(jié)構(gòu)示意圖） 師：SiO2與CO2的性質(zhì)有明顯差別，其根本原因在于它

5、們的空間結(jié)構(gòu)不同。 師：展示水晶、瑪瑙、石英坩堝、一段光纜。 師：水晶是自然界中六方柱狀的透明晶體，瑪瑙的成分也是SiO2，它們除了一些常見的可作飾物等用途外，SiO2在工業(yè)上用途也非常廣泛，例如：以石英為材料而制成的光導(dǎo)纖維在電信行業(yè)的應(yīng)用等。 （多媒體播放幻燈片SiO2的用途） 師：結(jié)合已有的關(guān)于水晶、沙子主要成分也是SiO2的知識，請同學(xué)們思考： SiO2的物理性質(zhì)有哪些，化學(xué)性質(zhì)有哪些，并注意與CO2作比較。 二氧化硅 二氧化碳 化學(xué)式 物理性質(zhì) 化學(xué)性質(zhì) 可能的解釋 師：常識告訴我們SiO2難

6、溶于水，熔點(diǎn)很高，化學(xué)性質(zhì)也很穩(wěn)定?，F(xiàn)在讓我們通過實(shí)驗(yàn)來證明。 ［活動(dòng)與探究］ SiO2分別與鹽酸、H2SO4、HNO3、HF（氫氟酸）反應(yīng) 現(xiàn)象、方程式 結(jié) 論 SiO2 HCl H2SO4 HNO3 HF 師：HF是唯一可以與SiO2反應(yīng)的酸。 ［板書］SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O 師：一般玻璃都是光滑、透明的，但是，同學(xué)們也常見到一些玻璃制品,如玻璃鏡、門窗等畫有許許多多美麗的圖案，這些圖案是怎么“繪上”去的呢？——就是利用氫氟酸和SiO2反應(yīng)的原理。 師：已知SiO2是酸性氧化物，結(jié)

7、合初中的知識，請同學(xué)們說出SiO2還可能具有哪些性質(zhì)？ 討論： 生：與堿反應(yīng)。與堿性氧化物反應(yīng)。 師：請分別寫出CO2、SiO2與H2O、CaO、Na2O、Ca（OH）2 、NaOH反應(yīng)的化學(xué)方程式。 生：CO2+Na2O====Na2CO3 CO2+CaO====CaCO3 CO2+H2O====H2CO3 SiO2+Na2O====Na2SiO3 SiO2+CaO====CaSiO3 CO2+2NaOH====Na2CO3+H2O CO2+Ca（OH）2====CaCO3↓+H2O SiO2+2NaOH====Na2SiO3+H2O SiO2

8、+Ca（OH）2====CaSiO3+H2O SiO2+H2O不反應(yīng) 師：SiO2具有酸性氧化物的通性，與堿反應(yīng)生成鹽和水。 ［例題剖析］ （例1）玻璃的主要成分之一是二氧化硅。能在玻璃上進(jìn)行蝕刻，將其制成毛玻璃和雕花玻璃的物質(zhì)是( ) A.燒堿 B.純堿 C.氫氟酸 D.鹽酸 師：請同學(xué)們思考，并解釋其原因。 生：選AC，因?yàn)椋瑹龎A和氫氟酸都能與玻璃中的二氧化硅反應(yīng)；選C，因?yàn)?，燒堿和二氧化硅反應(yīng)需要加熱，所以，只選C而不選A。 師（總結(jié)）：正確的答案應(yīng)該為C。因?yàn)?，在常溫下，雖然燒堿

9、和二氧化硅能反應(yīng)： SiO2+2NaOH====Na2SiO3+H2O，但該反應(yīng)的速率很慢，不適于進(jìn)行玻璃加工。 氫氟酸（HF）能和SiO2發(fā)生反應(yīng)：SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O，利用這個(gè)反應(yīng)可以進(jìn)行玻璃雕花。 解答：C ［板書］2.硅酸 師：SiO2難溶于H2O，其對應(yīng)的水化物叫硅酸，硅酸也難溶于水。在實(shí)驗(yàn)室里用可溶性的硅酸鹽與其他酸反應(yīng)而制得。 ［活動(dòng)與探究］ 把稀鹽酸滴加到Na2SiO3溶液中，可能發(fā)生什么現(xiàn)象？該反應(yīng)的原理是什么？ 生：分組做實(shí)驗(yàn)41，并完成下表 現(xiàn)象 結(jié)論 反應(yīng)方程式 反應(yīng)原理

10、［知識拓展］ 把稀H2SO4加入到Na2SiO3溶液中，又會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象？ 現(xiàn)象 結(jié)論 反應(yīng)方程式 反應(yīng)原理 ［活動(dòng)與探究］ 1.把CO2通入Na2SiO3溶液中，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？ 師：打開一袋裝食品，取出里面一小包展示給同學(xué)們看，并問：這是什么？ 生：保鮮劑 干燥劑 師：干燥劑。有的是生石灰，有的是“硅膠”，什么是“硅膠”呢？請看書P76。 ［例題剖析］ （例2）CO2通入下列各溶液中，不可能產(chǎn)生沉淀的是( ) A.氯化鈣溶液 B.石灰水 C.飽和碳酸鈉溶液

11、D.硅酸鈉溶液 師：請一個(gè)同學(xué)回答并簡要解釋其原因。 生：選A。CaCl2+CO2 +H2O→不反應(yīng)，B中通入CO2產(chǎn)生CaCO3沉淀，C中會(huì)產(chǎn)生NaHCO3沉淀，D中會(huì)析出硅酸沉淀。 師（總結(jié)）：分析得很好。 解答：A ［知識拓展］ 如果把上題改成“足量的CO2通入下列各溶液中，可能產(chǎn)生沉淀的是”則又選什么？ 生：選CD。 師（總結(jié)）：解題時(shí)，要注意審題，要能夠舉一反三。 答案：CD （例3）下列氧化物按其形成的含氧酸酸性遞增順序排列的是( ) A.SiO2

12、iO2

13、么兩樣。知道了SiO2在當(dāng)前信息時(shí)代、IT產(chǎn)業(yè)中的重要作用。化學(xué)知識可以幫助我們認(rèn)識、了解世界，我們也可以用學(xué)過的化學(xué)知識進(jìn)行發(fā)明、創(chuàng)造，造福人類。 板書設(shè)計(jì) 1.SiO2 （1）SiO2的存在： （2）SiO2的結(jié)構(gòu)： （3）SiO2用途： （4）SiO2的性質(zhì) ①物理性質(zhì)： ②化學(xué)性質(zhì)： 2.硅酸 (1)性質(zhì)：①NaOH，②加熱 （2）用途： 3.小結(jié)：SiO2的性質(zhì)、SiO2的用途 活動(dòng)與探究 1.用本節(jié)課所學(xué)的知識，在一玻璃片上用氫氟酸雕刻出美麗的圖案，圖案自行設(shè)計(jì)。 （提示：可以先在一玻璃片上涂上一層石蠟，然后畫出圖案，把氫氟酸滴在圖案上，過

14、一段時(shí)間，去掉石蠟，觀察） 2.上網(wǎng)查找資料：SiO2的用途。 3.利用中學(xué)實(shí)驗(yàn)室常見的儀器及藥品，設(shè)計(jì)一簡單實(shí)驗(yàn)，證明硅酸的酸性比碳酸弱，完成一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告。 附：實(shí)驗(yàn)報(bào)告示例 實(shí)驗(yàn)名稱__________________日期__________天氣__________ 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)儀器及藥品 實(shí)驗(yàn)步驟 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 解釋、化學(xué)方程式 1 2 3 4 隨堂練習(xí) 1.下列物質(zhì)中主要成分不是二氧化硅的是( ) A.硅膠 B.水晶 C.瑪瑙

15、 D.硅石 答案:A 2.可以用來制取半導(dǎo)體材料（如大規(guī)模集成電路）的是（ ） A.二氧化硅 B.粗硅 C.高純硅 D.硅酸鹽 答案:C 3.NaOH、KOH等堿性溶液可以貯存在（ ） A.具有玻璃塞的細(xì)口瓶中 B.具有玻璃塞的廣口瓶中 C.帶滴管的滴瓶中 D.具有橡膠塞的細(xì)口瓶中 答案:D 4.二氧化硅屬于酸性氧化物，理由是( ) A.Si是非金屬元素 B.SiO2對應(yīng)的水化物是可溶性弱酸

16、C.SiO2與強(qiáng)堿反應(yīng)生成鹽和水 D.SiO2不能與酸反應(yīng) 答案:C 5.下列物質(zhì)中，能夠與NaOH溶液反應(yīng)的是（ ） A.碳酸鈉 B硅酸鈉 C.二氧化硅 D.氫氧化鋁 答案:CD 6.在SiO2+3CSiC+2CO↑反應(yīng)中，氧化劑和還原劑的質(zhì)量比為（ ） A.36∶30 B.60∶36 C.2∶1 D.1∶2 答案:D 7.現(xiàn)代建筑的門窗框架常用電解加工成的古銅色硬鋁制造。取硬鋁樣品進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)（每一步試劑均過量），由此可以推知硬鋁的

17、組成為（ ） A.Al、Cu、Mg、Si、Mn B.Al、Mg、Si、Zn C.Al、Fe、C、Cu D.Al、Si、Zn、Na 答案:A 8.用多種方法鑒別Na2CO3和SiO2兩種白色粉末物質(zhì)(注：①能夠?qū)懟瘜W(xué)方程式的寫出化學(xué)反應(yīng)方程式；②鑒別方法可以不用填滿，若序號不夠也可以自己再添)。 ①_____________________________________________________________________________。 ②______________________________

18、_______________________________________________。 ③_____________________________________________________________________________。 答案:①焰色反應(yīng)法：焰色反應(yīng)為黃色的是Na2CO3，余者為SiO2 ②酸液產(chǎn)氣法：分別取少許待測粉末，滴加稀鹽酸，能夠產(chǎn)生氣體的是Na2CO3,不反應(yīng)的是SiO2?；瘜W(xué)方程式：Na2CO3＋2HCl====2NaCl＋H2O＋CO2↑ 9.為了測定人體新陳代謝呼出氣體中CO2的體積分?jǐn)?shù)，某學(xué)生課外小組設(shè)計(jì)了如下圖的實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)中用

19、過量NaOH溶液吸收氣體中的CO2，準(zhǔn)確測量瓶Ⅰ中溶液吸收CO2后的增重及剩余氣體的體積（實(shí)驗(yàn)時(shí)只用嘴吸氣和呼氣）,請?zhí)羁铡? (1)圖中瓶Ⅱ的作用是___________________________________________。 (2)對實(shí)驗(yàn)裝置尚有如下四種建議，你認(rèn)為合理的是______________。（填代號） A.在E處增加CaCl2干燥管 B.在F處增加CaCl2干燥管 C.在E和F兩處增加CaCl2干燥管 D.不必增加干燥管 (3)將插入溶液的管子下端改成具有多孔的球泡（圖中的Ⅲ），有利于提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度,其

20、理由是________________________________________________。 (4)實(shí)驗(yàn)時(shí)先緩緩吸氣，再緩緩呼氣,反復(fù)若干次，得如下數(shù)據(jù):瓶Ⅰ溶液增重a g,收集到的氣體體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）為b L,該呼出氣體中CO2的體積分?jǐn)?shù)是（列出算式）________________。 (5)實(shí)驗(yàn)中若猛吸猛呼，會(huì)造成不安全后果，猛吸時(shí)會(huì)________________。猛呼時(shí)會(huì)________________。 答案:（1）除去吸入空氣中的CO2 （2）D （3）可增大氣體與溶液的接觸面積，使氣體中的CO2被充分吸收 （4）×100% (5)把瓶Ⅰ中的NaOH溶液吸入口中 把瓶Ⅱ中的NaOH溶液吹出瓶外