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硅和二氧化硅

时间:2021-12-29 08:23:54 教案 我要投稿
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硅和二氧化硅

  教学目的要求:

  1、知识目标

  熟练掌握碳族元素相似性、递变性、特殊性的具体内容及原因。熟练掌握硅、二氧化硅的化学性质。

  2、能力目标

  把握“位—构—性”三者关系,掌握元素及化合物一类知识的学习方法。

  3、德育目标

  能灵活运用对立统一的辩证唯物主义观点,分析、解释元素化合物知识的有关内容。激发学生兴趣,培养勇于探索知识的学习品质。

  教学过程:

  [引言]:阅读cctv报道,《共和国的嘉奖》XX年3月28日,庄严肃穆的人们大会堂。邓中翰心潮起伏,久久难以平静。在这里,他将代表中星微“星光中国芯”研发团队。接受共和国最高规格的奖励——国家科技进步奖。……

  他们把技术变成了生成力和滚滚的财富,从此,中国人可以用上“中国芯”,并且让世界上其他国家也用上“中国芯”。让全世界都能听到“中国芯”咚咚跳动的声音。

  [提问]:你读了这篇令人振奋的报道,你是否知道“中国芯”的核心材料是什么?

  [学生]:硅。

  [师]:含硅物质除了包括应用到“中国芯”等电子材料外,它还应用到我们生活的方方面面,请看:

  [投影]:含硅物质的用途。

  [学生]:(观看)

  [师]:硅及其化合物与我们的生活如此密切,用途如此广泛,让我们一起来学习硅及其化合物许多未知的性质。

  [板书]:第二节硅和二氧化硅

  [过渡]首先,我们来认识一下元素含量居于自然界第二的硅单质的性质。

  [板书]1。硅(si)

  [师]请大家阅读课本p145的第一、二自然段,总结出硅的存在形态、结构特点、物理性质等方面的内容。

  [学生阅读]

  [问]硅元素以什么形态存在于自然界?硅元素主要存在于什么物质里?

  [生]硅以化合态存在于自然界,硅元素主要存在于地壳的各种矿物和岩石里。

  [问]硅有几种同素异形体?分别是什么?

  [生]硅有晶体硅和无定形硅两种同素异形体。

  [问]为什么晶体硅的熔沸点高、硬度大?

  [生]因为它的结构类似于金刚石。

  [问]硅的导电性怎样?

  [生]介于金属与非金属之间,是半导体。

  [师]很好。为了便于记忆,我们把半导体硅、锗、锡、镓编为顺口溜:“归者惜家”。

  以上内容我们可总结如下:

  [板书]以化合态存在于自然界,有两种同素异形体。

  (1)物理性质:熔、沸点高,硬度大,半导体

  [思考]根据元素周期律的知识你认为硅单质的化学性质与什么物质相似?你能否从中推测出硅有哪些化学性质?

  [板书](2)化学性质

  [师]请大家根据初中所学知识回答,碳单质有哪些化学性质?

  [生]碳单质在常温下性质确定,高温时可与氧气等活泼非金属反应。在化学反应中常做还原剂。

  [师]回答得很好。那么,硅的性质是否也如此呢?请大家阅读课本p149第四自然段进行总结。

  [学生阅读后回答]常温下,硅的化学性质不活泼,除氟气、氢氟酸和强碱外,硅不跟其他物质,如氧气、氯气、硝酸、硫酸等起反应。加热时,能跟一些非金属反应,如它能和氧气反应生成二氧化硅。

  [师]对。我们可把上述硅单质的化学性质归纳如下:

  [讲解并板书]常温下性质稳定,不活泼,加热时,与某些非金属反应:

  si+o2 sio2

  硅还有一些特性,请同学们写出硅和氟、硅和氢氟酸反应的化学方程式。

  si+2f2 sif4 si+hf sif4+2h2共4页,当前第1页1234

  si+2naoh+h2o na2sio3+2h2

  [师]除此以外,硅在高温时还可分别与碳及氮气反应生成熔沸点很高、硬度很大金刚砂——碳化硅(sic)及氮化硅(si3n4)。

  [过渡]我们知道自然界没有单质硅存在,我们在工业上是如何制取硅呢?

  [板书](4)硅的制法

  [学生看书后p146页回答]我们使用的硅,都是从硅的化合物中提取的。工业上用碳和二氧化硅在高温下反应制取硅。

  高温

  [板书]sio2+2c si+2co(工业制法)

  [师]注意!上述反应中的产物是一氧化碳,而不是二氧化碳。另外,通过上述反应所制得的硅只是粗硅,用做半导体材料时,还需将其提纯。

  [提问]你知道什么是硅石、石英、水晶、玛瑙吗?

  [板书]2.二氧化硅(sio2)

  [学生看书p146页最后自然段——p147页1-3自然段回答]

  [生]天然的二氧化硅叫硅石,石英的主要成份是二氧化硅,透明的石英叫水晶,含有杂质的水晶叫玛瑙。

  [师]很好,我们把硅石分类树状分布图

  硅石

  晶体(石英)

  无定形(硅藻土)

  水晶

  玛瑙

  [师]二氧化硅用途。由于sio2具有优良的物理化学性能,加上sio2在自然界的广泛存在,因此从古到今都被人类广泛地应用着。

  [思考与交流]根据sio2的存在和应用,请你分析以下问题:sio2具有哪些物理性质?化学稳定性如何?

  [生]二氧化硅是坚硬、难熔的固体,不溶于水。sio2性质很稳定,不活泼,除氢氟酸外不与其它酸反应,但能与碱性氧化物或强碱反应,属酸性氧化物。

  [板书](1)物理性质

  [板书]坚硬难溶的固体,不溶于水。

  [提问] sio2不活泼,很稳定,但稳定是相对的,在一定条件下也能发生化学反应,从co和sio2都是via族最高氧化物的角度、以及物质通性和特性角度去推测一下sio2具有哪些化学性质?

  请大家阅读课本有关内容p146页,并填写下表。

  [板书](2)化学性质

  [投影展示]sio2与co2化学性质的比较

  物质

  二氧化硅(sio2)

  二氧化碳(co2)

  物质分类

  与碱性氧化物反应

  与碱反应

  与水反应

  与碳反应

  与氢氟酸反应

  [找一个同学把答案填写在胶片上,不足部分由教师和学生共同补充]

  注:[上表答案]

  二氧化碳(co2)

  二氧化硅(sio2)

  酸性氧化物

  高温

  酸性氧化物

  cao+co2 caco3

  cao+sio2 casio3

  co2+2naoh na2co3+h2o

  sio2+2naoh na2sio3+h2o

  co2+h2o h2co3

  不反应

  co2+c 2co

  sio2+2c si+2co↑

  不反应

  sio2+4hf sif4↑+2h2o共4页,当前第2页1234

  [师]从上表可以看出,二氧化硅能与碱反应生成相应的盐和水,是一种酸性氧化物,它不能溶于水得到相应的酸——硅酸。

  酸性氧化物一般不与酸发生化学反应,而二氧化硅却能与氢氟酸发生反应,这也是工业上用氢氟酸雕刻玻璃的反应原理。以上两点,属于氧化硅的特性。

  由此,我们可总结出二氧化硅的主要化学性质为:

  [讲解并板书]不溶于水的酸性氧化物,能与氢氟酸反应

  [问]已知玻璃中含有sio2,回答为什么实验室中盛放碱液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞?

  [生]因为是sio2酸性氧化物,能与碱起反应,容易使瓶塞和瓶颈粘在一起而不能打开。

  [师]很正确。sio2不能溶于水制取相应的硅酸,那么我们如何来制取硅酸呢?

  [演示]实验:向饱和na2sio3溶液中,滴入稀盐酸。

  现象

  滴入盐酸有透明的硅酸凝胶产生

  结论

  na2sio3呈碱性,硅酸难溶于水

  方程式

  na2sio3+2hcl=h2sio3+2nacl

  思考:除了用hcl外还能用什么酸来制硅酸?

  探究:如何利用sio2制取硅酸?写出相应的化学方程式。

  我们知道sio2不能直接与水反应制取硅酸,那么给你sio2其它一些条件你能否制取硅酸?

  探究:如何利用sio2制取酸硅?写出相应的化学方程式。

  [板书]3.硅酸(h2sio3)

  硅酸不溶于水的白色固体

  硅酸是一种很弱的酸,酸性比碳酸还弱

  sio2+2naoh na2sio3+h2o

  na2sio3+co2+h2o na2co3+h2sio3

  [师]从上一节我们比较同主族元素的性质知道,硅酸是一种比碳酸还要弱的酸,它不溶于水,不能使指示剂变色,是一种白色粉末状的固体。

  [板书]不溶于水,酸性比碳酸弱。

  [师]硅酸可通过可溶性硅酸盐与酸反应得到,如:

  [讲解]生成的h4sio4叫原硅酸,是一种白色胶状物质,不溶于水,在干燥的空气中易失水变成硅酸。硅酸在加热条件下会进一步失水得到二氧化硅。

  [板书]h4sio4 h2sio3+h2o h4sio4 sio2+h2o

  [过渡]刚才我们提到的硅酸钠,是一种可溶性的硅酸盐,而其他硅酸盐多数是不溶于水的。硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分,自然界中存在的各种天然硅酸盐矿物,约占地壳质量的5%。

  [板书]硅酸钠(na2sio3)

  [讲解]硅酸钠的种类很多,结构也很复杂,通常可用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示其组成。书写时,应把金属元素的氧化物写在最前面,然后写sio2,最后写h2o。且各氧化物之间要用“·”隔开。如:

  [板书并讲解] na2sio3 na2o·sio2

  al(si2o5)(oh)4 al2o3·2sio2·h2o

  [练习]用硅酸盐氧化物的形式表示下列物质:

  钙长石:caal2sio6

  [生练习]给予指导。

  [课堂练习]

  1.下列元素在自然界中只能以化合态存在的是()

  a.c b.si c.s d.o

  2.能溶解单质硅的是()

  a.盐酸b.硝酸c.硫酸d.氢氟酸共4页,当前第3页1234

  3.下列氧化物中不溶于水,但属于酸酐的是()

  a.sio2 b.so3 c.p2o5 d.cuo

  4.下列物质的主要成分不是sio2的是()

  a.玛瑙b.水晶c.金刚砂d.石英

  课堂小结:

  共4页,当前第4页1234

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