2022年高一化學(xué)《硅和二氧化硅》教案

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1、2022年高一化學(xué)《硅和二氧化硅》教案 教學(xué)目標(biāo) 1. 進(jìn)一步運(yùn)用元素周期律知識(shí)學(xué)習(xí)同主族元素及化合物性質(zhì)的方法，并運(yùn)用這些方法學(xué)習(xí)硅和二氧化硅。 2. 掌握硅和二氧化硅的重要性質(zhì)和用途 教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：硅的性質(zhì)及硅和二氧化硅的用途 教學(xué)用品：多媒體 等 教學(xué)過(guò)程： 上節(jié)課我們系統(tǒng)地介紹了碳族元素的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及性質(zhì)遞變規(guī)律，本節(jié)課我們重點(diǎn)來(lái)學(xué)習(xí)碳族元素中的硅及其化合物的有關(guān)知識(shí)。 第二節(jié) 硅及其化合物 我們中國(guó)最小的漢字有多大，是在什么物質(zhì)上寫成的（僅2nm，在晶體硅的表面寫成） 一、硅(Si) 硅元素以什么形態(tài)存在于自然界？硅元素主要存在于什么物質(zhì)里？硅有幾種同素異形

2、體？熔沸點(diǎn)和硬度怎樣？晶體硅有無(wú)導(dǎo)電性？ ［學(xué)生閱讀］P145 第一、二自然段 以上內(nèi)容我們可總結(jié)如下： 以化合態(tài)存在于自然界，有兩種同素異形體。 1．物理性質(zhì)：晶體硅灰黑色，有金屬光澤，脆而硬，熔、沸點(diǎn)很高，硬度很大，半導(dǎo)體。 硅單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)怎么樣呢？ 2．化學(xué)性質(zhì) 〔討論〕寫出硅原子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，并與碳原子的結(jié)構(gòu)示意圖相比較，根據(jù)元素周期律知識(shí)，歸納一些硅的化學(xué)性質(zhì)？ 由于元素的化學(xué)性質(zhì)主要決定于其最外層電子數(shù)。它們的最外層電子數(shù)相同，化學(xué)性質(zhì)應(yīng)該相似；它們的電子層數(shù)不同，說(shuō)明它們?cè)诎l(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)的成鍵能力也不相同，而化學(xué)活動(dòng)性有差異。 碳單質(zhì)在常溫下性質(zhì)穩(wěn)定，高溫時(shí)

3、可與氧氣等活潑非金屬反應(yīng)。在化學(xué)反應(yīng)中常做還原劑。硅的結(jié)構(gòu)與碳相似，硅的許多化學(xué)性質(zhì)與碳相似。 常溫下，硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，除氟氣、氫氟酸和強(qiáng)堿外，硅不跟其他物質(zhì)，如氧氣、氯氣、硝酸、硫酸等起反應(yīng)。加熱時(shí)，能跟一些非金屬反應(yīng)，如它也能和氧氣反應(yīng)生成二氧化硅。 我們可把上述硅單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)歸納如下： 常溫下性質(zhì)穩(wěn)定 Si+2F2 === SiF4 Si+4HF === SiF4+2H2↑ Si+2NaOH+H2O === Na2SiO3+2H2↑ Si+O2　　　　 　SiO2 除此以外，硅在高溫時(shí)還可分別與碳及氮?dú)夥磻?yīng)

4、生成熔沸點(diǎn)很高、硬度很大的金剛砂——碳化硅(SiC)及氮化硅(Si3N4)。 硅的上述性質(zhì)決定了硅有什么樣的用途呢？ 3．硅的用途 可以用來(lái)制集成電路、晶體管、硅整流器、太陽(yáng)能電池，還可以用來(lái)制造變壓器鐵芯，及耐酸設(shè)備等。 電子工業(yè)上所用的硅，都是純度很高的硅，而由我們剛才所學(xué)知識(shí)知道，自然界沒有單質(zhì)硅存在。那么，我們?cè)鯓又迫」枘兀? 4．硅的制法 我們使用的硅，都是從硅的化合物中提取的。工業(yè)上用碳和二氧化硅在高溫下反應(yīng)制取硅。 SiO2+2C　 　Si+2CO↑(工業(yè)制法) 注意！上述反應(yīng)中的產(chǎn)物是一氧化碳，而不是二氧化碳。另外，通過(guò)上述反應(yīng)所制得的硅只是粗硅，用做半導(dǎo)體材料時(shí)

5、，還需將其提純。 制備硅需要用二氧化硅，下面就學(xué)習(xí)硅的最高價(jià)氧化物——二氧化硅的性質(zhì)。 二、二氧化硅(SiO2) 二氧化硅與二氧化碳都是第ⅣA族元素形成的最高價(jià)氧化物，它們的性質(zhì)是否相同呢？ 二氧化碳的物理性質(zhì)是：常溫常壓下是無(wú)色無(wú)味的氣體，能溶于水，密度比空氣大?；瘜W(xué)性質(zhì)是：本身不燃燒，一般情況下也不支持燃燒，能與水反應(yīng)生成碳酸，能與堿反應(yīng)，是酸性氧化物。 比較二氧化碳與二氧化硅的物理性質(zhì)。 1．物理性質(zhì) 它是一種堅(jiān)硬難熔的固體，不溶于水。 二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)與二氧化碳相比，是不是也有這么大的差異呢？閱讀課本有關(guān)內(nèi)容，并填寫下表。 2．化學(xué)性質(zhì) SiO2與CO2化學(xué)性質(zhì)

6、的比較 物 質(zhì) 二氧化硅(SiO2) 二氧化碳(CO2) 與水反應(yīng) 與酸反應(yīng) 與堿反應(yīng) 與堿性氧化物反應(yīng) 與碳反應(yīng) 從上表可以看出，二氧化硅能與堿反應(yīng)生成相應(yīng)的鹽和水，是一種酸性氧化物，它不能溶于水得到相應(yīng)的酸——硅酸。硅酸只能通過(guò)間接方法得到（硅酸比碳酸弱，可通過(guò)硅酸鹽與碳酸反應(yīng)制得）。 酸性氧化物一般不與酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而二氧化硅卻能與氫氟酸發(fā)生反應(yīng)，這也是工業(yè)上用氫氟酸雕刻玻璃的反應(yīng)原理，屬二氧化硅的特性。 我們可總結(jié)出二氧化硅的主要化學(xué)性質(zhì)為： 不 反 應(yīng) CO2+H2O　　 H2CO3 SiO2+4HF ==

7、= SiF4↑+2H2O 不 反 應(yīng) SiO2+2NaOH === Na2SiO3+H2O CO2+2NaOH === Na2CO3+H2O CO2+NaOH === NaHCO3 SiO2+CaO　　 CaSiO3 CO2+Na2O === Na2CO3 SiO2+2C　　　 Si+2CO↑ CO2+C 2CO 已知玻璃中含有SiO2，回答為什么實(shí)驗(yàn)室中盛放堿液的試劑瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？ （因?yàn)镾iO2是酸性氧化物，能和堿起反應(yīng)，容易使瓶塞和瓶頸粘在一起而不能打開。） 二氧化硅廣泛存在于自然界中，與其他礦物共同構(gòu)成了巖石，天然二氧化硅也叫硅石。砂子的主要成分就是

8、二氧化硅，石英的主要成分也是二氧化硅，水晶是純度較高的二氧化硅。請(qǐng)大家看課本有關(guān)內(nèi)容，了解它們的用途。并總結(jié)出來(lái)。 3．用途 二氧化硅可用來(lái)做光導(dǎo)纖維；石英可用來(lái)做石英鐘、石英表，耐高溫的石英玻璃；水晶可以用來(lái)制造電子工業(yè)中的重要部件、光學(xué)儀器、工藝品、眼鏡片等，瑪瑙為含有有色雜質(zhì)的石英，可用于制造精密儀器軸承，耐磨器皿和裝飾品等。 二氧化硅在日常生活、生產(chǎn)和科研等方面有著重要的用途，但有時(shí)也會(huì)對(duì)人體造成危害，使人患硅肺病，請(qǐng)大家閱讀課本“二氧化硅粉塵的危害”的內(nèi)容。 前面提到的硅酸鈉，是一種可溶性的硅酸鹽，而其他硅酸鹽多數(shù)是難溶于水的。硅酸鹽是構(gòu)成地殼巖石的主要成分，自然界中存在的各

9、種天然硅酸鹽礦物，約占地殼質(zhì)量的5%。 三、硅酸鹽 硅酸鹽的種類很多，結(jié)構(gòu)也很復(fù)雜，通?？捎枚趸韬徒饘傺趸锏男问絹?lái)表示其組成，如： Na2SiO3 　 　　　Na2O·SiO2 Al2(Si2O5)(OH)4 　　 Al2O3·2SiO2·2H2O 黏土的主要成分也是硅酸鹽，是制造陶瓷器的主要原料。 投影練習(xí) 1.工業(yè)上制取單質(zhì)硅是先在電爐里高溫下用碳還原二氧化硅，制得粗硅，然后將粗硅在高溫下跟氯氣反應(yīng)生成一種液態(tài)物質(zhì)。經(jīng)蒸餾提純后，再用氫氣還原得到純硅。寫出上述反應(yīng)的化學(xué)方程式。 答案：SiO2+2CSi+2CO↑ Si+2Cl2 SiCl4　

10、 SiCl4+2H2　　　 Si+4HCl 2.下列說(shuō)法正確的是 A.硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，在自然界中可以以游離態(tài)存在 B.二氧化硅通入水玻璃可以得到原硅酸 C.二氧化硅溶于水顯酸性 D.二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸 本節(jié)課我們主要學(xué)習(xí)了硅及其化合物的有關(guān)知識(shí)，它們相互之間的關(guān)系，我們可用下圖概括： 作業(yè)：P148一、二、三。 參考練習(xí) 1.怎樣由二氧化硅制取硅酸？用有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式表示之。 答案：2NaOH+SiO2===Na2SiO3+H2O　　　 H2O+Na2SiO3+2HCl===2NaCl+H4SiO4↓ H4SiO4===H2O+H2SiO

11、3 2.Al2O3·2SiO2·2H2O是 A.混合物　　　　 B.兩種氧化物的水化物　　　 C.硅酸鹽　　　 D.鋁酸鹽 答案：C 3.下列離子方程式中不正確的是 A.往氫氧化鈉溶液中通入過(guò)量的二氧化碳 CO2+OH-===HCO3- B.石英砂與燒堿反應(yīng)制水玻璃 SiO2+2OH===SiO32-+H2O C.碘化鉀溶液跟適量溴水反應(yīng) 2I+Br2===I2+2Br D.將金屬鈉投入水中 Na+2H2O===Na++2OH-+H2↑ 答案：D [教后感] 二氧化硅，是本章的重點(diǎn)，而且是一種有著廣泛用途的重要材料，所以，在教學(xué)過(guò)程中，我注意結(jié)合實(shí)際，從二氧化硅的重要用途，使學(xué)生產(chǎn)生了解二氧化硅性質(zhì)的欲望，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)二氧化硅知識(shí)的興趣，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，取得了良好的教學(xué)效果。在進(jìn)行二氧化硅的教學(xué)時(shí)，我采用了對(duì)比法，利用碳和硅的結(jié)構(gòu)相似性，將學(xué)生已知的二氧化碳的性質(zhì)與二氧化硅對(duì)比學(xué)習(xí)，便于學(xué)生掌握，效果較好。