第三单元　含硅矿物与信息材料教学设计内容推荐

第3单元

含硅矿物与信息材料

课时2 二氧化硅与信息材料

一、教学目标

[知识与技能]: （1）掌握二氧化硅物理性质和化学性质。（2）知道硅在自然界的存在形式,硅的化学性质和硅的制取。（3）了解二氧化硅和单晶硅的用途。

[过程与方法]:通过设疑诱导、观看视频等方法培养学生观察能力和分析能力。

[情感态度与价值观]:通过视频和图片，激发学生学习的兴趣，培养积极主动分析问题的好习惯。了解社会及科学技术的发展对新型材料的要求，以及与人类文明发展的密切关系，提高社会责任感。

二、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。

三、设计思路

1、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。

2、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。

四、教学过程

【导入新课】你们平时爱看电视吗？主持人中你们最喜欢哪一位？

【设疑】很多节目都有主持人在现场与全国各地的观众进行交流的场景，那么，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

【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：

状态

硬度

性质

化学性与碱性氧化物

质

熔沸点

与水

与碱溶液

二氧化硅

固态

大

很高

不反应

SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O

SiO2+CaO高温

CaSiO3

【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。

【设疑】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？

【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。

【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。

【板书】

3．空间结构：立体网状结构

结构单元：正四面体

【介绍】

SiO2用途非常广泛，可用于制作光学仪器、石英坩、石英电子表、石英钟等，我们来看介绍。

【过渡】我们开始讲的光导纤维也是由SiO2制取的。

二．光导纤维

【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】光导纤维视频。

【提问】刚才视频中提到了光导纤维有哪些用途呢？

【讲述】光导纤维的应用。

【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。

【设问】二氧化硅在工业上用于制粗硅，再将粗硅提纯制得高纯硅，那么硅晶体又是如何制备的呢？

【板书】三、硅

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：（1）硅是灰色，有金属光泽的硬而脆的固体固体。（2）它的结构类似于金刚石，熔沸点高，硬度大。（3）良好的半导体材料。

3．硅的化学性质

（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。

（3）常温下能与氟气（F2）、氢氟酸（HF）反应

4．硅的用途

【当堂巩固练习】

1、下列关于硅的说法中不正确的是（

）

A. 硅是非金属元素，它的单质晶体是灰黑色的金属光泽的固体

B．硅的导电性能介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体

C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应

D．加热到一定温度是，硅能与氯气、氧气等非金属反应

2、下列关于二氧化硅的叙述正确的是（

）

A．二氧化硅是由二氧化硅分子组成的，它的熔点高、硬度大[来源:金太阳新课标资源网]

B．二氧化硅可用于制造晶体管、集成电路

C．二氧化硅可用于制造石英钟表的电压材料和光导纤维

D．二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸

3、下列说法正确的是（

）

A．硅材料广泛应用与光纤通讯

B．工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品

C．水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品

D. 粗硅制备单质硅不涉及氧化还原反应

4．下列离子方程式书写不正确的是（

）[来源:

A．石英与烧碱反应：SiO2+2OH-=SiO32-+H2O B．往烧碱溶液中通入CO2：CO2+ 2OH-= H2O+ CO32- C．向小苏打溶液中加入过量的石灰水：2HCO3-+Ca2++2OH-=CaCO3↓+H2O+ CO32-

D．往水玻璃中加入盐酸：2H++SiO32-+H2O=H4SiO4↓

5、高岭土（主要成分是Al2O3.2SiO2.2H2O,还含有少量CuO、Fe2O3）可用来制取新型净水剂（铝的化合物），其步骤如下：将土样和纯碱混合均匀，加热熔融，冷却后用水浸取熔块过滤，弃去残渣，滤液用盐酸酸化，经过滤，分别得到沉淀和溶液，溶液即净水剂。

（1）写出熔融时主要成分与纯碱反应方程式（Al2O3与纯碱反应和SiO2与纯碱的反应类似）：

（2）最后沉淀物是

生成该沉淀的离子方程式为

（3 ）实验室常用的坩埚有瓷坩埚、氧化铝坩埚、和铁坩埚，本实验在熔融土样时应选用

坩埚。

答案：1.C

2.C

3.A

4.C

5.（1）SiO2 + Na2CO3

高温

Na2SiO3 + CO2↑

2NaAlO2 + CO2↑

Al2O3 + Na2CO3

高温

(2)H2SiO3(或H4SiO4); SiO32-+2H+= H2SiO3

↓

(或2H++SiO32-+H2O=H4SiO4↓)

(3)铁

【归纳总结】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，研究硅元素在更多方面的应用。

【布置作业】1．

完成本小节同步练习题。

2．查阅资料了解硅及其化合物在生产生活中的应用。