第三单元　含硅矿物与信息材料教学设计第二课时

第3单元

课时2 二氧化硅与信息材料教学设计

泉州市泉港区第五中学

唐艳

一、教材分析：

本课时位于教材的第三个专题《从矿物到基础材料》，本专题以矿物资源中获得的重要无机基础材料为主线，重点介绍基础无机材料中所包含的常见元素的单质的冶炼原理，单质及其化合物的性质和用途，金属材料的防护等内容。本课时重点介绍了硅单质的冶炼原理，硅单质及二氧化硅的性质和用途。突破传统的物质中心模式，不再追求从结构、性质、存在、制法、用途等方面全面系统地学习和研究有关的物质，而是从学生已有的生活经验出发，引导学生学习身边的常见物质，将物质性质的学习融入有关的生活现象和社会问题的分析解决活动中，体现其社会应用价值。充分体现元素化合物与自然界和社会生活的密切联系，贯彻STS教育的观点，有利于激发学生学习的兴趣，促进学生科学素养的提高。

本课在初高中化学学习中起到承前启后的作用：能温故初中已学过有关碳及其化合物的知识，为高中必修2的元素周期律学习创造条件

。

二、课标分析：

（1）知道二氧化硅的一些性质及硅单质的制备，了解二氧化硅和单晶硅的用途，以及与人类文明发展的密切关系。

（2）了解我国材料科学发展的成就，社会及科学技术的发展对新型材料的要求，激发学习化学的热情，提高社会责任感。

三、教学目标：

1.知识与技能：

（1）了解硅在自然界的存在形式，了解硅及二氧化硅的重要性质。

（2）了解硅酸钠和硅酸的性质

（3）了解工业上高纯硅的制备方法。

（4）了解硅、二氧化硅在信息技术、材料科学等领域的应用和与人类文明发展的关系，激发学生研究、开发新材料的意识。

2.过程与方法目标：

通过碳与硅，二氧化碳与二氧化硅的对比学习，培养学生的推理、归纳、迁移能力。

3.情感与态度目标：

通过硅和二氧化硅的用途的学习，让学生体会到化学与社会的紧密联系，增强学生学习化学的情感需要。

四、教学重点与难点

重点：二氧化硅和单晶硅的应用，二氧化硅的性质。

难点：二氧化硅的化学性质。

五、设计思路

本节课内容较贴近生活实际，所以在教学中考虑充分利用实物、模型及教科书中的彩

图和插图，增强教学的直观性，激发学生的学习兴趣，本节内容较简单，可通过学生自己阅读归纳和老师评价总结的方法来认识物质的共性和个性，有利于学生对知识的记忆和掌握。

六、教学过程

【导入新课】

世界杯马上就要开赛了！我们没法到现场观看，怎么办？（同学回答：电视或电脑）现场的声音和图像信号是如何同步及时传输到各地的呢？又是使用了什么材料呢？

【讲述】

图像信号、声音信号必须依靠光缆及时传递，让我们尽管身处不同的地方，却都能同步收看。制光缆的主要原料是二氧化硅，下面我们首先研究二氧化硅的性质。

【投影】玛瑙、石英等图片（ppt2、3）

【讲述】这些物质的主要成分都是二氧化硅。

【板书】

一、二氧化硅

1．存在形式：沙子、石英、水晶、硅藻土

【设问】二氧化硅是氧化物，它是哪类氧化物？

【学生回答】酸性氧化物。

【设疑】

酸性氧化物应该具有那些性质呢？请大家根据阅读课本内容设计表格归纳二氧化硅的性质。

【板书】2．性质：(ppt4)

性

质

熔沸点

化

学

性

质

与碱性氧化物

与酸

与水

与碱溶液

状态

硬度

固态

大

很高

不反应

反应

反应

不反应（除HF外）

【归纳】从上面的比较我们看出，SiO2性质不活泼，不与水、酸（氢氟酸除外）反应，耐高温、耐腐蚀。但可与碱性氧化物和强碱溶液反应。

【讲述】

SiO2的熔沸点很高是由它的结构决定的，它是空间网状结构。（ppt6）

【板书】3．空间结构：立体网状结构

结构单元：正四面体

【设问】之前我们熟悉的氧化物中有哪些是酸性氧化物？

【学生回答】二氧化碳

【学生活动】比较CO2与SiO2性质异同（ppt7）

物

质

与水反应

与酸反应

与碱反应

CO2

CO2+H

2O = H

2CO3

不反应

SiO2

不反应

SiO2+4HF=SiF4+2H2O

CO2+2NaOH = Na

2C O3 +H

2O

SiO2+2NaOH = Na2SiO3 + H2O

与碱性氧化物

CO2+Na2O = Na2CO3

反应

与碳反应

高温

高温

SiO2+CaO == CaSiO3

高温

CO2 + C == 2CO SiO2 + 2C == Si + 2CO↑

【设疑1】盛放氢氧化钠溶液的玻璃试剂瓶不能用玻璃塞，你知道是什么原因吗？（ppt8）

【强调】氢氧化钠与玻璃中二氧化硅反应，生成硅酸钠，具有粘性，容易把瓶子和塞子粘住，不容易打开。

【设疑2】氟化氢气体用什么瓶收集？氢氟酸在实验室应如何储存？（ppt9）

【强调】氟化氢气体一般是用塑料瓶收集。

氢氟酸只能用塑料瓶盛放。

【学生活动】探究：如何利用SiO2制取硅酸？（四人为一小组讨论）（ppt10）

提示1：实验室能否用二氧化硅能与水反应制取硅酸？

提示2：制取含氧酸的常用方法有哪些？

【小组汇报，教师归纳总结】

（1）SiO2

+2NaOH= Na2SiO3

+ H

2O

（2）Na2SiO3

+ CO2+ H

2O === H

2SiO3↓+ Na2CO3

或Na2SiO3

+2HCl = H

2SiO3↓+2NaCl 【实验展示】

向饱和Na2SiO3溶液中滴入稀盐酸（ppt11）

【学生活动】观察并描述实验现象

【介绍】

SiO2用途非常广泛，可用于制作光学镜片、石英坩埚等，我们来看介绍。（ppt12）

【过渡】我们开始讲的光导纤维也是由SiO2制取的。

二．光导纤维（ppt13）

【讲述】光导纤维，简称“光纤”，就是一种能利用光的全反射作用来传导光线的透明度极高的玻璃细丝。光纤通信发展很快，全世界总量超过1亿公里。我国在这方面起步并不算晚，1995年一年铺设了130万公里，全国已形成八横八纵的干线网。中日海底光缆已经开通，中美海底光缆工程也已经启动。1992年美国曾提出一项关于通信方面的计划，这就是“信息高速公路”计划，而光纤、光缆是信息高速公路的基石。

【观看】光导纤维介绍的录像。

【提问】刚才录像中提到了光导纤维有哪些用途呢？

【讲述】光导纤维的应用。（ppt10）

【讲述】硅常作半导体材料。硅半导体材料的制备必须先制得高纯硅，请看制备出的硅晶体图片。

【设问】那么硅晶体又是如何制备的呢？

【板书】三、硅（ppt14）

1．硅的制备

制粗硅：2C+SiO2高温

Si+2CO↑

【过渡】这样制得的硅仍含有杂质，纯度不高，仍然不能满足工业生产的需要，所以要把粗硅提纯。

【板书】硅提纯：

Si+2Cl2高温

SiCl4（400—500 ℃）

Si+4HCl

SiCl4+2H2高温

【引导】晶体硅的性质又怎样呢？请大家阅读课本，然后归纳一下。

【板书】2．硅的物理性质(ppt16)

灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。熔沸点高，硬度大，难溶于水。

硅晶体的导电性介于导体和绝缘体之间，是一种重要的半导体材料。

3．硅的结构：正四面体的空间网状结构

4．硅的化学性质(ppt18、19) （1）常温下，性质稳定，与氧气、氯气、硝硫酸等都很难反应

（2）加热高温条件下，与氧气、氯气等反应。

Si + O2

高温

SiO2

Si + 2Cl2

高温

SiCl4（液态）

4．硅的用途（ppt20、21、22）

【巩固练习】(ppt23-26 )

１、下列物质的主要成分不是SiO2的是

（ ）

A、石英 B、水晶 C、金刚砂 D、玛瑙

２、下列物质不与水反应的是（

）

A、CaO B、CO2 C、SiO2 D、SO2 ３、下列试剂的存放方法，正确的是：（ ）

A．氢氧化钠、纯碱以及水玻璃要存

放在带磨砂玻璃塞的试剂瓶中

B．氢氟酸盛放在棕色玻璃试剂瓶

C．液溴盛放在棕色广口瓶中

D．氯水盛放在棕色细口瓶中 ４、将固态的氢氧化钠加热至熔融状态，可选用的器皿是 ( )

A.铁坩埚 B.石英坩埚 C.石墨坩埚 D. 蒸发皿 5. 要除去SiO2中混有的少量杂质CaCO3，最适宜的试剂是 ( ) A.水 B.盐酸 C.稀硫酸 D.氢氧化钠溶液。

6.选适当试剂或方法除去下列物质中的杂质（括号内为杂质）。

（1）SiO2(CaCO3) ； (2) SiO2 (Si) ；

(3)NaCl (SiO2) ；

(4) SiO2 (H2SiO3) ；

(5)Fe2O3 (SiO2) ；

(6)Si (Fe) 【结束语】这节课我们主要学习了硅单质和二氧化硅的结构和性质及用途，我们也了解到硅及其化合物在全球信息的流通、电子业的发展中充当了非常重要的角色，随着科技的发展，它们还会为人类文明的进步发挥更多的作用，创造更多的奇迹。希望同学们努力学习，掌握更多的科学知识，研究硅这古老而又年轻的元素在更多方面的应用。

【作业】1．

完成“练习与实践”第2、3、6三题。

2．通过查阅资料了解硅及其化合物在生活和生产中的应用。