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 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 教案 一、教學(xué)目標(biāo) 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(zhì)； 3．了解硅酸的性質(zhì)及制法，了解硅酸鈉的性質(zhì)； 4．知道硅、二氧化硅的在信息技術(shù)、材料科學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用。 2、過程與方法 1．幫助學(xué)生學(xué)習(xí)運(yùn)用對比的方法來認(rèn)識物質(zhì)的共性和個(gè)性，促進(jìn)學(xué)生對新舊知識進(jìn)行歸納比較能力的發(fā)展。 2．通過硅及其化合物等內(nèi)容體現(xiàn)從物質(zhì)的結(jié)構(gòu)猜測物質(zhì)的性質(zhì)，推出物質(zhì)的用途的思維過程，建構(gòu)“結(jié)構(gòu)——性質(zhì)——用途”學(xué)習(xí)的共同模式，。 3．本節(jié)多數(shù)內(nèi)容屬于了解層次，部分段落閱讀自學(xué)，提高的閱

2、讀能力、收集資料能力、自學(xué)能力和語言表達(dá)能力。 3、情感態(tài)度與價(jià)值觀 1．用硅給現(xiàn)代人類文明進(jìn)程所帶來的重大影響（從傳統(tǒng)材料到信息材料），為學(xué)生構(gòu)架一座從書本知識到現(xiàn)代科技知識和生活實(shí)際的橋梁。開闊學(xué)生眼界，提高科技文化素養(yǎng)，理解更多的現(xiàn)代相關(guān)科學(xué)理論與技術(shù)； 2．促進(jìn)學(xué)生逐漸形成正確的科學(xué)社會(huì)觀，學(xué)生認(rèn)識到“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”，關(guān)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(huì)有關(guān)的化學(xué)問題，提高學(xué)生社會(huì)責(zé)任感。 二、教學(xué)重點(diǎn)： 二氧化硅的主要化學(xué)性質(zhì)。 三、教學(xué)難點(diǎn)： 二氧化硅晶體結(jié)構(gòu) 四、教學(xué)過程 [導(dǎo)課]問題： [問題]：請簡要閱讀課文后回答課文標(biāo)題中“無機(jī)非金

3、屬材料的主角-硅”“主角”兩 個(gè)字在這里的涵義是什么？（學(xué)生回答：硅含量僅次于氧，硅的氧化物和硅酸鹽構(gòu)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(jī)非金屬材料的主角呢？引出原子結(jié)構(gòu)來解釋。 請同學(xué)們翻到課本后的周期表查看硅在周期表的位置及結(jié)構(gòu)。 ［講述］硅的氧化物及硅酸鹽構(gòu)成了地殼中的大部分巖石、沙子和土壤，約占地殼質(zhì)量90％以上。各種各樣的硅酸鹽和水、空氣和陽光構(gòu)成了人類及生物生存的根基。自古至今，在無機(jī)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(jié)構(gòu)上又和碳有什么不同？推測硅單質(zhì)的性質(zhì)有哪些？ ［學(xué)生閱讀］Ｐ74中間自然段。 ［

4、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(gè)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(jià)的化合物。其中二氧化硅是硅的最重要的化合物。“最重要”三個(gè)字是如何體現(xiàn)呢？接下來具體進(jìn)行了解二氧化硅有關(guān)性質(zhì)。 ［投影］金剛石、晶體硅、二氧化硅的晶體模型及水晶標(biāo)本。 ［講述］硅為親氧元素，在地球上硅主要是以熔點(diǎn)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(jìn)入以碳為骨架的有機(jī)世界。 ［講述］地球上天然二氧化硅成為硅石，約占地殼質(zhì)量的20％，存在形態(tài)有結(jié)晶性和無定性兩種。 ［投影］二氧化硅晶體模型：

5、 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(jié)構(gòu)留下深刻印象。 ［閱讀］科學(xué)視野。 ［講解］將晶體硅結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)“硅-硅”共價(jià)鍵打開，并在其間夾入一個(gè)氧原子，就形成了二氧化硅的晶體。這樣，每個(gè)硅原子和四個(gè)氧原子以共價(jià)鍵結(jié)合，形成以該硅原子為中心的正四面體型結(jié)構(gòu)，這種正四面體型結(jié)構(gòu)向空間伸展，就形成了具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的原子晶體。由于每個(gè)氧原子同時(shí)和兩個(gè)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(guān)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

6、狀或?qū)訝畹姆Q為瑪瑙。二氧化硅可用來做光導(dǎo)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(xué)儀器、工藝品、眼鏡片等，含有有色雜質(zhì)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(yīng)用與二氧化硅的什么性質(zhì)有關(guān)？ 展示：瓶塞被粘住一個(gè)試劑瓶。要學(xué)生來打開。結(jié)果不能打開，引發(fā)學(xué)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(xué)性質(zhì)。要學(xué)生找原因和對策。 展示：學(xué)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(xué)生討論。 ［強(qiáng)調(diào)］酸性氧化物一般不與酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而二氧化硅卻能與氫氟酸

7、發(fā)生反應(yīng)，這也是工業(yè)上用氫氟酸雕刻玻璃的反應(yīng)原理。以上兩點(diǎn)，屬二氧化硅的特性。由此，我們可總結(jié)出二氧化硅的主要化學(xué)性質(zhì)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(shí)驗(yàn)室中盛放堿液的試劑瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？ 化學(xué)性質(zhì)： 1、SiO2與CO2化學(xué)性質(zhì)的比較 物 質(zhì) 二氧化硅(SiO2) 二氧化碳(CO2) 與水反應(yīng) 與酸反應(yīng) 與堿反應(yīng) 與堿性氧化物反應(yīng) 與碳反應(yīng) SiO

8、2+2NaOH Na2SiO3+H2O SiO2+CaO CaSiO3 2、氧化性：SiO2+2C===Si+2CO（工業(yè)上用此反應(yīng)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(yīng)（應(yīng)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(yīng)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(xué)習(xí)這個(gè)問題。 提出思考：硅酸（H2Si

9、O3）能通過二氧化硅與水反應(yīng)制得嗎？為什么？ 引入：硅酸 1、不溶于水，酸性比碳酸弱。 ［實(shí)驗(yàn)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(jié)論 化學(xué)方程式 Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓ 2、制備：較強(qiáng)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(zhì)，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(qiáng)，常用作實(shí)驗(yàn)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(jié)硅酸用途 ［講解］生成的H4SiO4叫原硅酸，是一種白色膠狀物質(zhì)，不溶于水，在干燥的空氣中易失水變成硅酸。