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高中化学《硅》教案推荐
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
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]
C Si
[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。
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。
[板书]b、与碱性氧化物反应
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3ml Na2SiO3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:CO2H2CO3
C.熔点:SiO2 > CO2(干冰) D.硬度: SiO2<CO2
2、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
1、二氧化硅 SiO2
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
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
C、与碱反应
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
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
教学反思:
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 ,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 ,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。
(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。
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