第三单元　含硅矿物与信息材料教学设计(第二课时)

二氧化硅与信息材料

一、教学目标

1、让学生知道二氧化硅的物理性质，了解二氧化硅与氢氟酸、与碱性氧化物、与强碱的反应，了解二氧化硅制品在高科技信息产业中的应用。

2、了解硅单质的主要物理性质，能说出硅单质的主要用途，了解高纯硅的制备原理，认识单质硅的使用给现代人类文明进程所带来的重大影响。

3、让学生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。

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、教学过程

【投影】地壳中元素的含量示意图

【引入】硅在地壳中的含量为26.3%，仅次于氧，硅主要以熔点高的二氧化硅及硅酸盐形式存在，在我们的生活中，主要成分是二氧化硅的物质有哪些呢？

【学生讨论】列举生活中主要成分是二氧化硅的物质。

【投影】沙子、水晶、玛瑙等图片

【讲解】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、硅藻土等。

【投影】展示二氧化硅在生活中的应用

【学生总结】二氧化硅的用途

【板书】2、二氧化硅的用途：

(1)、SiO2是制造光导纤维的主要原料。

(2)、石英制作石英玻璃、石英电子表、石英坩埚等。

(3)、水晶常用来制造电子工业的重要部件、光学仪器、工艺品等。

(4)、石英砂常用作制玻璃和建筑材料。

【学生讨论】根据二氧化硅的用途，猜测二氧化硅物理性质与化学性质。

【板书】3、二氧化硅物理性质：熔沸点很高、硬度很大、难溶于水。

1

4、二氧化硅化学性质：不活泼，

【设问】是什么决定了二氧化硅具有优良的物理性质和稳定的化学性质呢？结构决定性质。

【投影】二氧化硅结构模型

【讲解】二氧化硅结构是立体网状结构，这一结构决定了它具有优良的物理性质和稳定的化学性质。

【引导】二氧化硅是酸性氧化物，它具有哪些化学性质呢？请大家阅读课本81页，然后归纳总结。

【学生讨论】二氧化硅的化学性质

【板书】4、二氧化硅化学性质：不活泼，

(1)、不与水反应

(2)、氢氟酸是与之惟一反应的酸

(3)、与碱性氧化物SiO2+CaO高温

CaSiO3 (4)、与碱溶液SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O 【学生讨论】1、实验室能否用玻璃瓶盛放HF溶液？为什么？

2、盛放氢氧化钠溶液的玻璃试剂瓶不能用玻璃塞，为什么？写出有关的反应方程式。

【学生回答】上述问题

【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。

【学生复习】画出碳原子、硅原子的结构示意图，比较它们的原子最外层电子数目，猜测硅单质化学性质、物理性质。

【投影】碳原子、硅原子的结构示意图

【引导】大家的猜测是否正确呢？请大家阅读课本82页，然后归纳总结。

【学生回答】硅的化学性质、物理性质

【讲解】它们的原子最外层电子数均为4，由此可以得出硅与碳一样，其原子既不易失去也不易得到电子，主要形成+4价的化合物。晶体硅原子的结构与金刚石的结构相似，所以性质也与金刚石相似，在常温下化学性质不活泼。

【板书】二、硅

1、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

（2）、在高温条件下，能与氯气等反应。

Si + 2Cl2

高温

SiCl4

2、硅的物理性质：

熔沸点很高，硬度大，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。

【学生讨论】根据硅的物理性质，能列举出硅在生活中的应用吗？

【投影】展示硅片制成的集成电路板，及硅太阳能等图片

【板书】3、硅的应用：作半导体材料，集成电路板、硅芯片、硅太阳能等

【设问】电子工业中经常用到高纯度的硅，高纯度的硅是怎样制备的呢？

【学生阅读】课本81页的内容

【学生默写】高纯硅制备的反应原理

【板书】

4、硅的制备

制粗硅：2C+SiO2硅提纯：Si+2Cl2SiCl4+2H2

高温

Si+2CO↑

SiCl4

高温

高温

Si+4HCl 【课堂小结】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，研究硅这古老而又年轻的元素在更多方面的应用。

【课堂练习】

1、下列物质的主要成分不是SiO2的是

A．水晶 B．石英 （ ）

C．沙子 D．干冰

2、熔融烧碱应选用的器皿是 （

）

A．石英坩埚

B．普通玻璃坩埚

C．生铁坩埚

D．陶瓷坩埚

3、二氧化硅属于酸性氧化物，理由是 （

） A．Si是非金属元素 B．SiO2能溶于水

C．SiO2与强碱反应生成盐和水 D．SiO2不能与酸反应 4、下列说法正确的是：

3

A．硅是构成一些岩石和矿物的基本元素

B．硅在电子工业中，是重要的半导体材料

C．SiO2溶于水显酸性

D．SiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸

E．常温下O2能把Si氧化成SiO2 F．高纯度的二氧化硅被用于制作计算机芯片 G．光导纤维的主要成分是晶体硅

H．氢氟酸能和玻璃发生化学反应，所以氢氟酸不能存放在玻璃瓶中

I．烧碱溶液能腐蚀玻璃并生成硅酸钠，所以烧碱溶液要存放在带橡胶塞的玻璃瓶中

5、下列物质在一定条件下能与SiO2发生反应的是 ( ) ①浓H2SO4；②H2O；③浓硝酸；④氢氟酸；⑤KOH溶液；⑥氧化钙；⑦碳酸钠

A．①②⑥

B．②④

C．④⑤⑥⑦ 高温

D．③④⑤⑥

高温

6、制备硅单质时，主要反应如下：（1）SiO2＋2C

（3）SiCl4＋2H2

高温

Si＋2CO↑ (2)Si＋2Cl2

SiCl4 Si＋4HCl下列对上述三个反应的叙述中，不正确的是 （ ）

A.（1）（3）为置换反应 B.（1）（2）（3）均为氧化还原反应

C.（2）为化合反应 D. 三个反应的反应物中硅元素均被还原

7、 A、B、C、D、E代表单质或化合物，它们之间的相互转换关系如下图所示。A为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质。

请填空：

A+E 加碳

高温

B 加氧化钙

高

温

加氢氧化钠

加热

C D+H2O （1）形成单质A的原子的结构示意图为 ，它的最高化合价为 。

（2）B的化学式为 ， B和碳反应生成A和E的化学方程式是 。

（3）C的化学式为 ，D的化学式为 。

7、（1） +4

（2）SiO2 SiO2 +2C+14 2 8 4 高温

Si +2CO↑

（3）CaSiO3 Na2SiO3 【板书设计】

二氧化硅与信息材料

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一、二氧化硅

1、存在形式：沙子、石英、水晶、硅藻土等。

2、二氧化硅的用途：

(1)、SiO2是制造光导纤维的主要原料。

(2)、石英制作石英玻璃、石英电子表、石英坩埚等。

(3)、水晶常用来制造电子工业的重要部件、光学仪器、工艺品等。

(4)、石英砂常用作制玻璃和建筑材料。

3、二氧化硅物理性质：熔沸点很高、硬度很大、难溶于水。

4、二氧化硅化学性质：不活泼，

(1)、不与水反应

(2)、氢氟酸是与之惟一反应的酸

(3)、与碱性氧化物SiO2+CaO高温

CaSiO3 (4)、与碱溶液SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O 二、硅

1、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）、在高温条件下，能与氯气等反应。 Si + 2Cl2

2、硅的物理性质：

熔沸点很高，硬度大，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、硅的应用：作半导体材料，集成电路板、硅芯片、硅太阳能等

4、硅的制备

制粗硅：2C+SiO2硅提纯：Si+2Cl2SiCl4+2H2

高温

SiCl4

高温

Si+2CO↑

SiCl4

高温

高温

Si+4HCl

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