第三单元　含硅矿物与信息材料教学设计(第二课时)

含硅矿物与信息材料

第一课时

一、教学目标

1.

知识与技能

1)

了解硅元素在自然界中的主要存在形式；

2)

掌握SiO2、H2SiO3、Si主要的性质及应用；

3)

简单了解硅单质的工业制备方法及原理

2.

过程与方法

通过类比、收集资料引导学生形成发现问题、解决问题的思想方法。

3.

情感态度与价值观

认识单晶硅的使用给现代人类文明进程所带来的重大影响。激发学生研究、发现新材料的意识

二、教学重难点

1.

教学重点：SiO2

、Si的性质及应用

2.

教学难点：SiO2

、Si的性质及应用

三、教学方法

主要通过展示图片、播放录像等方法，使学生直观的了解含硅物质的广泛应用和重要意义

三、教学过程：

教学过程

【情景激凝】视频导入：神奇的元素-硅

【讲述】由PPT展示身边的含硅物质：水泥、玻璃、陶瓷、光导纤维、电脑芯片等等

硅—陌生而又熟悉的元素。

【讲述】硅在自然界中的存在形式，硅元素具有亲氧性，所以仅有化合态，硅元素在自然界中主要以SiO2和硅酸盐的形式存在。

【板书】硅元素的存在：SiO2、硅酸盐

【过渡】首先我们先来学习硅的一种重要化合物--

SiO2

由PPT展示SiO2在自然界中的存在形式：

沙子、水晶、石英，其主要成分均为SiO2，其中水晶中SiO2纯度较高。

【交流与讨论】由SiO2在自然界中的存在形式，你能推测出SiO2可能具有的物理性质吗？

【板书】SiO2的物理性质：

熔沸点高很高、硬度很大、不溶于水的固体

【交流与讨论】已知SiO2与CO2和SO2均属于酸性氧化物，你能推测出SiO2可能具有的化学性质吗？

【板书】SiO2的化学性质：

1、与碱反应生成盐和水

SiO2 + 2NaOH === Na2SiO3 + H2O 2、与碱性氧化物反应生成盐

SiO2 + CaO

CaSiO3 【讲述】除此之外，SiO2还可与HF（氢氟酸）反应，工业上，就是利用氢氟酸在玻璃上雕花

2、二氧化硅与氢氟酸反应：

SiO2 + 4HF === SiF4↑+ 2H2O（氢氟酸能雕刻玻璃）

【提问】SiO2既能与NaOH反应，又可以与HF反应，SiO2是否和Al2O3一样，都属于两性氧化物呢？（不是，SiO2仅可与唯一的酸-HF反应，不具有普遍性，不是两性氧化物）

【讲述】SiO2的应用

1、纯净的SiO2的是现代光学及光纤制品的基本原料------------石英光导纤维

由视频和PPT展示光导纤维在生活中的应用

【过渡】除此之外，利用SiO2的还可制备硅酸--- H2SiO3，硅酸H2SiO3在生活中有着很广泛的应用，由H2SiO3制成的硅胶可被制作干燥剂、催化剂载体等，工业上该如何制备硅酸呢？

【板书】硅酸H2SiO3的性质及制备方法：

1、硅酸的性质：难溶于水的弱酸（酸性比碳酸弱）、受热易分解：H2SiO3

2、硅酸的制备原理：

SiO2 + H2O

SiO2 + 2NaOH === Na2SiO3 + H2O Na2SiO3 + 2HCl === 2NaCl + H2SiO3↓

【讲述】利用SiO2还可制备电脑芯片的主要成分---Si单质

【板书】硅的工业制备方法：第一步：制粗硅SiO2 + 2C第二步：提纯粗硅Si + 2Cl2SiCl4 + 2H2

Si + 2CO↑

SiCl4

Si + 4HCl 【讲述】制备得到的晶体硅呈灰黑色、有金属光泽、硬而脆、熔点高，是良好的半导体材料

【板书】硅单质的化学性质：

1、与非金属单质反应：

Si + O2SiO2

2、与NaOH反应：Si + 2NaOH + H2O === Na2SiO3 +2H2↑

3、与HF反应：

Si + 4HF === SiF4↑+ 2H2↑

【小结】含硅物质之间的转化规律：

四、板书设计

1、二氧化硅

存在形式：沙子、水晶、石英，其主要成分均为SiO2

物理性质：熔沸点高很高、硬度很大、不溶于水的固体

化学性质：1、与碱反应生成盐和水：

SiO2 （酸性 SiO2 + 2NaOH === Na2SiO3 + H2O 氧化物）

2、与碱性氧化物反应生成盐

SiO2 + CaO=== CaSiO3 3、SiO2 + 4HF === SiF4↑+ 2H2O（氢氟酸能雕刻玻璃）

用途：在水中易聚合形成胶体，常用作干燥剂、催化剂载体等

2、硅酸的性质及制备

难溶于水

弱酸性：酸性 H2SiO3 ＜ H2CO3

不稳定性：H2SiO3 === SiO2 + H2O H2SiO3 用途：在水中易聚合形成胶体，常用作干燥剂、催化剂载体等

制备：SiO2 + 2NaOH === Na2SiO3 + H2O Na2SiO3 + 2HCl === 2NaCl + H2SiO3↓

3、硅单质

与非金属单质反应：Si + O2 === SiO2 Si 与HF反应：Si + 4HF === SiF4↑+ 2H2↑

制备

应用：良好的半导体材料、可制作电脑芯片、太阳能电池板

4、含硅物质之间的转化规律