第三单元　含硅矿物与信息材料教学设计方案

第二节 二氧化硅与信息材料

教学目标：

1．使学生了解硅的两种重要化合物——二氧化硅及硅酸的主要性质；

2．引导学生对比学习硅的化合物（二氧化硅及硅酸）与碳的化合物（二氧化碳及碳酸），培养学生联系、对比、归纳总结的学习方法；

3．使学生了解二氧化硅和硅酸在日常生活、生产中的应用，感受化学的实用性，增强学习化学的兴趣。

教学重点、难点

重点：二氧化硅的性质

难点：硅酸的性质

教学环节

新课导入

教

师

活

动

从电脑的芯片、光导纤维、水泥、玻璃和瓷砖等日常生活中的实例引入硅及其化合物。

学

生

活

动

自学讨

论

指导学生阅读，并给出知识整理表格及思考题。

阅读教材，然后思考讨论：碳和硅在

周期表中原子结构

在自然界

自然界中的存在形式不同的原因是什么？

的位置 示意图 中的存在

碳

硅

归纳检查小结

新

知

学

习

整

理

（1）两元素的共性：在化学反应中其原子既不易失电子也不易得电子，主要形成共价（四价）化合物。

（2）存在差异：硅是一种亲氧元素，在自然界中它总是与氧相互化合的，而碳却没有此特点。

承上启

下

二氧化碳具有哪些重要的性质呢？

物理性质：CO2是一种

色

体，

溶于水，固态CO2俗称

。

化学性质：

CO2 + H2O ―

CO2 + NaOH ―

CO2 + CaO ―

思考提示：

由CO2的性质推测SiO2可能具有哪些重要的性质？

交

流

二氧化硅也是一种酸性氧化物

归纳检查小结

整

理

SiO2是一种酸性氧化物，可能与水反应生成相应酸；与碱反应生成盐和水；与碱性氧化

物反应生成盐。

自学讨

论

指导学生阅读教材有关内容，并给出问题

阅读教材P63及P64有关内容，思考并讨论：SiO2实际具有的性质与上述推导一致吗？有没有不同的表现？请举例说明

归纳检查小结

完成下列反应的化学方程式,并指明反应的类型：

整

理

与上述推断不完全相同。不同表现是：SiO2是一种难熔固体，不溶于水。正是因为SiO2不溶于水，SiO2 + NaOH —

所以不能直接与水反应生成硅酸，但常温下除能与氢氧化钠溶液反应外，还能与氢氟酸反应生成SiF4气体和水。

自学指导学生阅读教材有关内容，使其了解二氧化硅（1）阅读教材，认识SiO2的结构

（2）了解SiO2用途，并了解用途与性质间的关系。

归纳（1）SiO2晶体是由Si和O按1：2的比例所组成的立体网状结构，基本单元是[SiO4]的SiO2 + CaO —

SiO2 + HF —

讨

论

的结构和用途。

整

理

正四面体结构。

（2）SiO2性质主要表现在：它是一坚硬、难熔的固体，不溶于水，化学性质非常稳定。

SiO2的这些性质是由其立体网状结构决定的。

应用与实践

（1）实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么要用橡皮塞而不用玻璃塞？

（2）有人认为SiO2既能和碱反应又能和酸反应，所以应认为它是一种两性氧化物。你同意这种看法吗？

归纳检查小结

整

理

（1）因为SiO2易与强碱溶液反应，生成硅酸钠使试剂瓶受腐蚀，同时生成的硅酸钠溶液是一种矿物胶，具有良好的粘结性，易使瓶塞粘在一起而难以开启。

（2）不同意这种看法。

知识梳

理

给出下列表格，比较性质异同

能否与水反应

能否与氧化钙反应

能否与氢氧化钠溶液反应

能否与氢氟酸反应

CO2

SiO2

能否与碳反应

参看课后习题4 阅读教材思考讨论下列问题：

（1）硅酸与盐酸比较，谁的酸性强？你是根据什么现象判断出来的？

（2）硅酸与碳酸比较又会怎样呢？

思考指导学生阅读教材有关内容，给出问题

交

流

实验提示：

补充实验：往一定量的饱和硅酸钠溶液中通入足量的CO2，观察现象。该现象说明了什么？

探

究

酸与盐反应规律之一是较强的酸能制出更弱的酸。

归纳检查小结

整

理

硅酸的酸性比盐酸和碳酸的酸性都弱。这是根据往硅酸钠溶液中滴加盐酸或通入足量的CO2后，产生不溶于水的硅酸判断出来的。

应用与实践

自学

归纳总结硅胶的制备方法及其重要应用。

写出以SiO2为原料制备硅酸的化学方程式

释

疑

归纳制备方法：

加适量盐酸或通入足量CO2 干燥脱水

整

理

硅酸钠溶液 硅酸溶胶 硅胶

用途：常用作干燥剂、催化剂的载体。

板书设计

一、二氧化硅和硅酸

1、二氧化硅 2、硅酸

（1）用途 （1）制备

（2）物理性质 （2）性质

化学性质 （3）用途

知识拓展

硅在高新技术中的应用

单晶硅作为半导体器件的核心材料，大大地促进了信息技术的革命。自20世纪中叶以来，单晶硅随着半导体工业的需要而迅速了展。到1996年全球半导体产业销售额达到1410亿美元，而其中单晶硅材料的销售达到74亿美元。中国消耗的大部分集成电路及其硅片主要依赖进口。但我国科技人员正迎头赶上，于1998年成功地制造出了12英寸单晶硅，标志着我国单晶硅生产进入了新的发展时期。

信息材料技术是新材料技术的重要组成部分，也是信息技术尤其是电子信息技术发展的基础。从目前情况来看，硅半导体仍然是集成电路的主要材料。据估计在21世纪内，硅仍然会占半导致体材料的95%以上。

微电子与生物技术紧密结合的以DNA芯片等为代表的生物工程是21世纪微电子领域的另一个热点和新的经济增长点。采用微电子加工技术，可以在指甲盖大小的硅片上制作出含有多达10～20万种DNA基因片段的芯片.利用这种芯片可以在短时间内检测或发现遗传基因的变化等情况。这无疑对遗传学研究、疾病诊断与治疗、转基因工程等具有极其重要的作用。