第三单元　含硅矿物与信息材料教案推荐

无机非金属材料的主角—硅

一、教学目标：

1.了解硅元素在自然界中的存在形式；

掌握二氧化硅的性质；

2.让学生认识到硅在生活生产过程中的重要用途，开阔学生的视野，引发了学生对生活生产中的化学材料的兴趣。

二、教学重、难点：

教学重点：二氧化硅的化学性质

教学难点：二氧化硅的晶体结构

三、教学过程：

【导入新课】材料是人类生活必不可少的物质基础。材料的发展史就是一部人类文明史。没有感光材料，我们就无法留下青春的回忆；没有特殊的荧光材料，就没有彩色电视；没有高纯的单晶硅，就没有今天的奔腾电脑；没有特殊的新型材料，火箭就无法上天，卫星就无法工作。科技的发展和社会的进步往往受到材料的制约。一种新材料的发现可能会给社会带来革命性的变化。新材料的不断涌现，旧材料功能的不断拓展，才使我们的世界日新月异，奔腾向前。

【师】用PPT展示我们国家的一些自然风光图（如：黄山，泰山，沙漠等）并且提出问题是什么构成了如此美丽的地球？）

【生】岩石

【师】岩石的主要成分是二氧化硅和硅酸盐。硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中的大部分岩石、沙子和土壤，约占地壳质量90％以上。各种各样的硅酸盐和水、空气和阳光构成了人类及生物生存的根

基。并且展示图片，自古至今，在无机非金属材料中，硅一直扮演着主角的角色。

【生】观看图片，认识到硅的广泛应用。

设计意图：增强学生的感性认识

，认识到二氧化硅与生产生活息息相关引起起学生兴趣。

【过渡】今天我将跟大家一起学习硅的相关性质和用途。

【师】你能画出碳和硅原子结构示意图，并归纳出硅与碳在元素周期表中的位置与结构吗？

【生】画出碳和硅原子结构示意图，并归纳出硅与碳在元素周期表中的位置与结构。

【师】硅作为非金属，它具备这些性质吗？

【生】讨论硅的性质。

【师】总结：1.单质硅的物理性质：晶体硅为灰黑色，无定形硅为黑色，密度2.4g／cm3，熔点1420℃，沸点2355℃，晶体硅属于原子晶体，硬而有光泽，有半导体性质。很脆，是典型的半导体。

2．硅的化学性质：常温下不活泼，除氟气、氢氟酸和强碱外，一般不与其他物质反应。加热条件下，可与氧气反应。

Si + O2

===== SiO2 Si + 2F2 === SiF4 Si + 4HF === SiF4

↑+ 2H2↑

3．硅的工业制法：工业上，用焦炭在电炉中还原SiO2得到含有少量杂质的粗硅后再提纯。SiO2 + 2C ===== Si + 2CO↑

【师】什么原因促使硅成为一种重要的半导体材料？硅除作为半导体材料外，还有哪些用途？

高温加热

【生】硅成为一种重要的半导体材料的原因是：原料丰富易得，价格低，常温下化学性质稳定。硅除作为半导体材料用来制集成电路、晶体管、硅整流器外，还可制造太阳能电池，硅合金等。硅合金用于制造变压器、耐酸设备等。

【师】总结：硅的主要用途：作半导体材料；制造太阳能电池；制造硅合金等。

【师】那么自然界中硅元素是以什么形式存在的呢？并举例说明

【生】二氧化硅和硅酸盐的形式。如沙子，石英手表。

【师】我们了解了自然界中的硅元素的存在形式。那么我们来进一步学习二氧化硅和硅酸盐的性质。

【师】多媒体展示二氧化硅结构、用途图片。

生：观看、思考、总结二氧化硅晶体结构每个硅原子和四个氧原子以共价键结合，形成以该硅原子为中心的正四面体型结构，这种正四面体型结构向空间伸展，就形成了具有空间网状结构的原子晶体。二氧化硅的用途：制造电子元器件、光学仪器、精密仪器轴承、光导纤维、石英钟、工艺品、玻璃等。

设计意图：让学生认识到硅及硅酸盐在生活生产过程中的重要用途，开阔了学生的视野，激发了学生对生活生产中的化学材料的兴趣。

【师】我们已经了解了二氧化硅的结构和用途，那么请同学们跟据这些来回到问题。

1、SiO2具有哪些物理性质？

2、SiO2的化学稳定性如何呢？

3、SiO2的这些性质是由什么决定的？

【生】分组讨论，并积极与同学交流。总结：物理性质：难溶于水，熔沸点高。

化学性质：稳定。

【师】总结：自然界常见的沙子、鹅卵石、石英、水晶的主要成分是二氧化硅，纯净的二氧化硅为无色透明的晶体，不溶于水，熔点高、硬度大。它属于非金属氧化物、酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性。可与碱性氧化物、碱反应，还可与氢氟酸反应。

SiO2 + 2NaOH == Na2SiO3 + H2O SiO2 + CaO ===== CaSiO3

SiO2 + 4HF == SiF4↑ + 2H2O 设计意图：强化“性质决定存在”的化学思维，并引导学习化学性质。同时让学生了解二氧化硅的广泛存在，激起学生研究二氧化硅的热情，体会结晶形和无定形，为今后学习晶体建立感性认识。体会合作的重要性，培养合作精神培养有效分类和有序表达的思想为方法总结打基础在交流中完善对二氧化硅性质的认识。

高温