第二单元 功能各异的无机非金属材料国家获奖教案

留县高级中学教案

年级：高一

学科：

化学

主备人：茹珊珊

第四章

非金属及其化合物

第一节

无机非金属材料的主角---硅（第1课时）

授课时间:

备课时间：

课时：1 课型：新授课

教学目标：

[知识与技能]：1、了解硅在自然界中的含量、存在、用途。

2、了解二氧化硅的物理性质，掌握二氧化硅的化学性质。

[过程与方法]：1、自主学习，培养学生自学的能力。

2、活动探究，通过硅与碳、二氧化硅与二氧化碳的比较，培养学生的归纳能力、比较能力。

[情感态度和价值观]：1、学生了解十九大主题，增强爱国主义精神。

2、通过了解材料发展的历史与前景，使学生认识化学在材料科学中的重要地位，体会化学的创造性和实用性，激发对化学科学的兴趣。

3、通过研究性学习的方式培养学生的操作能力、观察能力、思维能力及学生团结协作能力和语言表达

能力。

教学重点：二氧化硅的性质(尤其是作为酸性氧化物的性质) 教学难点：二氧化硅的存在等STS关注的拓展性学习内容

教学方法：对比、诱导、分析、观察、推理、归纳相结合

教学教具：多媒体课件

教学过程：

［引入］我们生成的地球，它坚硬的地壳是由什么构成的？

岩石，构成岩石的主要成分是硅酸盐及硅的氧化物。

［问］一提到硅，同学们又能想到什么呢？

硅谷：美国新兴的高技术产业开发区,电子技术研究中心,计算机生产的重要基地,位于加利福尼亚州圣弗朗西斯科南端. 半导体：单晶硅是半导体器材的核心材料,硅半导体是集成电路的主要材料,估计在21世纪,硅仍然会占半导体材料的95%以上. 沙子、石英、水晶：主要成分是硅的氧化物

光导纤维:从石英玻璃熔融体中,拉出直径为100微米的细丝.再把千百根光导纤维组合并增强处理,就制成成光缆,其优点:质轻,体积小,输送距离长,保密性好,成本低. ［导入］从古至今，在无机非金属材料中，硅一直都在扮演着主要的角色。今天，

就让我们一同来研究一下硅的氧化物------二氧化硅及硅酸和硅酸盐的性质

。

［板书］第四章

第一节

无机非金属材料的主角------硅

［讲］硅在地壳中含量丰富，仅次于氧，排在第二位，约占26.3%。

［投影］元素周期表

［讲］位于周期表中的第四长列上的是碳族，这一族可谓是豪门望族。其中具有代表性的是其中的两位兄长。碳，形成了无数种构成人类和其它地球生物等的有机物，“统治了有机界”。其构成的煤、石油等有机化产品和材料是现代化的基石。而它的弟弟------硅，地壳质量的约90%，构成了地壳大部分岩石、沙子和土壤，

“统治了地壳”，而当今硅酸盐工业的陶瓷、玻璃、水泥等使人类生活日新月异。

［思考与交流］画出C、Si的原子结构简图，并由此分析：硅的化学性质活不活泼，为什么？硅的化合价主要是多少？

［讲］Si原子最外层有四个电子,既不易失电子,也不易得电子,所以,硅的化学性质不活泼。主要形成四价的化合物。硅是一种亲氧元素，在自然界它总是与氧相互化合。所以在氧化气氛包围的地球上，硅主要以熔点很高的

氧化物及硅酸盐的形式存在。

［思考］常温下，单质碳、硅的化学性质都不活泼，为什么碳在自然界中有稳定的单质（金刚石）存在，而硅却没有，说明了什么？

单质硅的化学性质虽然稳定，但硅是一种亲氧元素，硅原子和氧原子的结合非常牢固，形成的二氧化硅或硅酸盐中的硅氧化学键非常牢固，硅氧键一旦形成就很难被破坏，所以，自然界中硅都是以二氧化硅或硅酸盐的形式存在，没有游离态的硅。

［过］下面我们首先来研究一下二氧化硅的性质和用途。

［板书］一、二氧化硅

二氧化硅(SiO2 ) (1) 存在

［讲］SiO2

是硅的重要化合物。地球上存在的天然二氧化硅约占地壳质量的12％，其存在形态有结晶形和无定形两大类，通称硅石。

［投影］并展示水晶、玛瑙、石英坩埚、一段光缆

［讲］水晶是自然界中六方柱状的透明晶体，玛瑙的成分也是SiO2，它们除了一些常见的可作饰物等用途外，SiO2

在工业上用途也非学广泛，例如，以石英为材料而制成的纤维在电信行业的应用等。

［板书］(2) 用途

［投影小结］

结晶形：玛瑙、石英、水晶①、制光导纤维

硅石②、

石英玻璃制化学仪器

③、石英表、石英钟

④、水晶制光学仪器和工艺品

⑤、玛瑙制精密轴承和装饰品

［讲］结合已有的关于水晶、沙子主要成分也是SiO2

的知识，思考一下，SiO2的物理性质有哪些，注意与CO2进行比较研究

［板书］(3) 物理性质：熔点高，硬度大的固体、不溶于水，纯净的SiO2

晶体无色透明

［思考］为什么SiO2与CO2的性质上有着这别呢？

［讲］主要取决于结构的不同。CO2是C与O键所连接的分子结构，而SiO2

是Si—O四面［投影］硅氧四面体结构

通过化学体结构

么大的差无定形：硅藻土

[SiO]

［讲］[SiO4]四面体：每1个Si原子周围结合4个O原子，Si在中心,O在四个顶角. 同时每1个O原子周围结合2个Si原子相结合。二氧化硅中氧原子与硅原子个数比为2：1,通常用SiO2

来表示二氧化硅的组成。

［板书］(4) 结构：空间网状结构

［讲］我们说，结构决定性质，SiO2

的网状结构不仅决定了其物理性质的特殊性，还决定了其化学性质的稳定性。

［板书］(5) 化学性质：稳定，不活泼

1

具有酸性氧化物的性质：(不溶于水且不和水反应) ○与强碱反应

：SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O

与碱性氧化物反应：SiO2+CaO

高温

CaSiO3

［讲］SiO2除了具有酸性氧化物的通用性之外，还具有特性。比如酸性氧化物一般不与酸反应，而SiO2却能与HF反应，这也是工业上雕刻玻璃的反应原理

［板书］○2

与HF的反应：SiO2+4HF==SiF4

↑+2H2O

［讲］除此之外，SiO2在制水泥、玻璃、纯硅时，还有一些特殊反应

［投影小结］

3

弱氧化性：SiO2+2C

○高温

Si +2CO↑

(工业上制粗硅) 高温

4

与某些盐反应：Na2CO3+SiO2

○CaCO3+SiO2

高温

Na2SiO3+CO2↑

CaSiO3+CO2

↑ (工业上制玻璃的主要反应) ［板书］(6)用途

①沙子是基本的建筑材料。

②纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基本材料，可制作光导纤维。

③石英和玛瑙制作饰品和工艺品。

④实验室中使用石英坩埚。

板书设计：

作业布置：

教学后记：