2024年高中化學(xué)第四章第1節(jié)無機(jī)非金屬材料-硅第1課時(shí)教案新人教版必修1

PAGEPAGE6無機(jī)非金屬材料的主角——硅一、二氧化硅和硅酸三維目標(biāo)學(xué)問與技能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質(zhì)，駕馭二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)。3.了解硅的基本性質(zhì)。4.初步培育學(xué)生自主查閱資料的實(shí)力。5.使學(xué)生初步駕馭化學(xué)試驗(yàn)基本操作、基本技能。過程與方法1.自主學(xué)習(xí)，培育學(xué)生自學(xué)實(shí)力。2.活動探究，通過硅與碳、二氧化硅與二氧化碳的比較，培育學(xué)生的歸納實(shí)力、比較實(shí)力。情感、看法與價(jià)值觀1.培育學(xué)生學(xué)習(xí)元素化合物的正確方法：結(jié)構(gòu)確定性質(zhì)、性質(zhì)確定用途。2.通過對硅及其用途的學(xué)習(xí)使學(xué)生酷愛自然，酷愛化學(xué)。教學(xué)重點(diǎn)二氧化硅的用途、性質(zhì)，硅酸的性質(zhì)教學(xué)難點(diǎn)二氧化硅的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)教具打算多媒體、投影儀、水晶石、一段光纜、試管、燒杯、膠頭滴管、啟普發(fā)生器、NaOH溶液、Na2SiO3溶液、HCl、H2SO4溶液教學(xué)過程導(dǎo)入新課（多媒體播放幻燈片）1.錦繡中華——巍巍昆侖山——?dú)飧虐蹴绲臇|岳泰山——奇峰峻嶺的黃山2.廣袤的土地——塔克拉瑪干大沙漠——漂亮的長江三角洲師：我們生存的地球，她堅(jiān)硬的地殼是由什么構(gòu)成的？巖石，構(gòu)成巖石的主要成分是硅酸鹽及硅的氧化物。（多媒體投出課題：無機(jī)非金屬材料的主角——硅）師：從古至今，在無機(jī)非金屬材料中，硅始終都扮演著主要的角色。［多媒體播放幻燈片］中國古代的瓷器推動新課師：硅的原子結(jié)構(gòu)示意圖為：硅與碳原子結(jié)構(gòu)相像，在反應(yīng)中，硅既不簡潔失去電子，也不簡潔得到電子，主要形成四價(jià)的共價(jià)化合物。師：硅在自然界中主要以二氧化硅及硅酸鹽的形式存在，最常見的沙子中，就含有硅的氧化物——SiO2。［板書］一、二氧化硅和硅酸師：請同學(xué)們思索：在自然界中有大量游離態(tài)的碳，但卻沒有硅，這說明白什么？（多媒體投影資料長片SiO2、CO2的穩(wěn)定性比較）［板書］1.二氧化硅（SiO2）生：看書，了解SiO2的俗名、在地殼中的含量。［活動與探究］思索：C、Si原子結(jié)構(gòu)相像，形成的氧化物CO2、SiO2性質(zhì)卻有很大的差別，請思索，這主要是什么緣由構(gòu)成的？生：CO2是氣體，SiO2是固體。C、Si原子結(jié)構(gòu)有相像之處，最外層都只有4個電子，但形成的氧化物性質(zhì)卻不同，可能是Si、C的結(jié)構(gòu)不同造成的。可能是SiO2、CO2的結(jié)構(gòu)不同。（多媒體動畫［SiO4］的正四面體結(jié)構(gòu)）［學(xué)問拓展］（多媒體動畫“干冰”的空間結(jié)構(gòu)示意圖）師：SiO2與CO2的性質(zhì)有明顯差別，其根本緣由在于它們的空間結(jié)構(gòu)不同。師：展示水晶、瑪瑙、石英坩堝、一段光纜。師：水晶是自然界中六方柱狀的透亮晶體，瑪瑙的成分也是SiO2，它們除了一些常見的可作飾物等用途外，SiO2在工業(yè)上用途也特別廣泛，例如：以石英為材料而制成的光導(dǎo)纖維在電信行業(yè)的應(yīng)用等。（多媒體播放幻燈片SiO2的用途）師：結(jié)合已有的關(guān)于水晶、沙子主要成分也是SiO2的學(xué)問，請同學(xué)們思索：SiO2的物理性質(zhì)有哪些，化學(xué)性質(zhì)有哪些，并留意與CO2作比較。二氧化硅二氧化碳化學(xué)式物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)可能的說明師：常識告知我們SiO2難溶于水，熔點(diǎn)很高，化學(xué)性質(zhì)也很穩(wěn)定?，F(xiàn)在讓我們通過試驗(yàn)來證明。［活動與探究］SiO2分別與鹽酸、H2SO4、HNO3、HF（氫氟酸）反應(yīng)現(xiàn)象、方程式結(jié)論SiO2HClH2SO4HNO3HF師：HF是唯一可以與SiO2反應(yīng)的酸。［板書］SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O師：一般玻璃都是光滑、透亮的，但是，同學(xué)們也常見到一些玻璃制品,如玻璃鏡、門窗等畫有許很多多漂亮的圖案，這些圖案是怎么“繪上”去的呢？——就是利用氫氟酸和SiO2反應(yīng)的原理。師：已知SiO2是酸性氧化物，結(jié)合初中的學(xué)問，請同學(xué)們說出SiO2還可能具有哪些性質(zhì)？探討：生：與堿反應(yīng)。與堿性氧化物反應(yīng)。師：請分別寫出CO2、SiO2與H2O、CaO、Na2O、Ca（OH）2、NaOH反應(yīng)的化學(xué)方程式。生：CO2+Na2O====Na2CO3CO2+CaO====CaCO3CO2+H2O====H2CO3SiO2+Na2O====Na2SiO3SiO2+CaO====CaSiO3CO2+2NaOH====Na2CO3+H2OCO2+Ca（OH）2====CaCO3↓+H2OSiO2+2NaOH====Na2SiO3+H2OSiO2+Ca（OH）2====CaSiO3+H2OSiO2+H2O不反應(yīng)師：SiO2具有酸性氧化物的通性，與堿反應(yīng)生成鹽和水。［例題剖析］（例1）玻璃的主要成分之一是二氧化硅。能在玻璃上進(jìn)行蝕刻，將其制成毛玻璃和雕花玻璃的物質(zhì)是()A.燒堿B.純堿C.氫氟酸D.鹽酸師：請同學(xué)們思索，并說明其緣由。生：選AC，因?yàn)椋瑹龎A和氫氟酸都能與玻璃中的二氧化硅反應(yīng)；選C，因?yàn)?，燒堿和二氧化硅反應(yīng)須要加熱，所以，只選C而不選A。師（總結(jié)）：正確的答案應(yīng)當(dāng)為C。因?yàn)?，在常溫下，雖然燒堿和二氧化硅能反應(yīng)：SiO2+2NaOH====Na2SiO3+H2O，但該反應(yīng)的速率很慢，不適于進(jìn)行玻璃加工。氫氟酸（HF）能和SiO2發(fā)生反應(yīng)：SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O，利用這個反應(yīng)可以進(jìn)行玻璃雕花。解答：C［板書］2.硅酸師：SiO2難溶于H2O，其對應(yīng)的水化物叫硅酸，硅酸也難溶于水。在試驗(yàn)室里用可溶性的硅酸鹽與其他酸反應(yīng)而制得。［活動與探究］把稀鹽酸滴加到Na2SiO3溶液中，可能發(fā)生什么現(xiàn)象？該反應(yīng)的原理是什么？生：分組做試驗(yàn)41，并完成下表現(xiàn)象結(jié)論反應(yīng)方程式反應(yīng)原理［學(xué)問拓展］把稀H2SO4加入到Na2SiO3溶液中，又會產(chǎn)生什么現(xiàn)象？現(xiàn)象結(jié)論反應(yīng)方程式反應(yīng)原理［活動與探究］1.把CO2通入Na2SiO3溶液中，會發(fā)生什么現(xiàn)象？師：打開一袋裝食品，取出里面一小包展示給同學(xué)們看，并問：這是什么？生：保鮮劑干燥劑師：干燥劑。有的是生石灰，有的是“硅膠”，什么是“硅膠”呢？請看書P76。［例題剖析］（例2）CO2通入下列各溶液中，不行能產(chǎn)生沉淀的是()A.氯化鈣溶液B.石灰水C.飽和碳酸鈉溶液D.硅酸鈉溶液師：請一個同學(xué)回答并簡要說明其緣由。生：選A。CaCl2+CO2+H2O→不反應(yīng)，B中通入CO2產(chǎn)生CaCO3沉淀，C中會產(chǎn)生NaHCO3沉淀，D中會析出硅酸沉淀。師（總結(jié)）：分析得很好。解答：A［學(xué)問拓展］假如把上題改成“足量的CO2通入下列各溶液中，可能產(chǎn)生沉淀的是”則又選什么？生：選CD。師（總結(jié)）：解題時(shí)，要留意審題，要能夠舉一反三。答案：CD（例3）下列氧化物按其形成的含氧酸酸性遞增依次排列的是()A.SiO2<CO2<SO3<P2O5B.SiO2<CO2<P2O5<SO3C.CO2<SiO2<P2O5<SO3D.CO2<P2O5<SO3<SiO2師：還是請同學(xué)們先分析。生：幾種酸性氧化物所形成的酸分別為：H2SiO3、H2CO3、H3PO4、H2SO4。其中，硫酸為強(qiáng)酸，磷酸為中強(qiáng)酸，碳酸、硅酸為弱酸。但是，硅酸的酸性最弱，所以，應(yīng)當(dāng)選B。師：正確。解答：B［課堂小結(jié)］本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了一種重要的非金屬元素硅及其化合物二氧化硅和硅酸，了解了SiO2的重要性質(zhì)及用途。知道了晶瑩透亮的水晶、五彩斑斕的瑪瑙與一般沙子的化學(xué)成分并沒有什么兩樣。知道了SiO2在當(dāng)前信息時(shí)代、IT產(chǎn)業(yè)中的重要作用?；瘜W(xué)學(xué)問可以幫助我們相識、了解世界，我們也可以用學(xué)過的化學(xué)學(xué)問進(jìn)行獨(dú)創(chuàng)、創(chuàng)建，造福人類。板書設(shè)計(jì)1.SiO2（1）SiO2的存在：（2）SiO2的結(jié)構(gòu)：（3）SiO2用途：（4）SiO2的性質(zhì)①物理性質(zhì)：②化學(xué)性質(zhì)：2.硅酸(1)性質(zhì)：①NaOH，②加熱（2）用途：3.小結(jié)：SiO2的性質(zhì)、SiO2的用途活動與探究1.用本節(jié)課所學(xué)的學(xué)問，在一玻璃片上用氫氟酸雕刻出漂亮的圖案，圖案自行設(shè)計(jì)。（提示：可以先在一玻璃片上涂上一層石蠟，然后畫出圖案，把氫氟酸滴在圖案上，過一段時(shí)間，去掉石蠟，視察）2.上網(wǎng)查找資料：SiO2的用途。3.利用中學(xué)試驗(yàn)室常見的儀器及藥品，設(shè)計(jì)一簡潔試驗(yàn)，證明硅酸的酸性比碳酸弱，完成一份試驗(yàn)報(bào)告。附：試驗(yàn)報(bào)告示例試驗(yàn)名稱__________________日期__________天氣__________試驗(yàn)?zāi)康脑囼?yàn)原理試驗(yàn)儀器及藥品試驗(yàn)步驟試驗(yàn)現(xiàn)象說明、化學(xué)方程式1234隨堂練習(xí)1.下列物質(zhì)中主要成分不是二氧化硅的是()A.硅膠B.水晶C.瑪瑙D.硅石答案:A2.可以用來制取半導(dǎo)體材料（如大規(guī)模集成電路）的是（）A.二氧化硅B.粗硅C.高純硅D.硅酸鹽答案:C3.NaOH、KOH等堿性溶液可以貯存在（）A.具有玻璃塞的細(xì)口瓶中B.具有玻璃塞的廣口瓶中C.帶滴管的滴瓶中D.具有橡膠塞的細(xì)口瓶中答案:D4.二氧化硅屬于酸性氧化物，理由是()A.Si是非金屬元素B.SiO2對應(yīng)的水化物是可溶性弱酸C.SiO2與強(qiáng)堿反應(yīng)生成鹽和水D.SiO2不能與酸反應(yīng)答案:C5.下列物質(zhì)中，能夠與NaOH溶液反應(yīng)的是（）A.碳酸鈉B硅酸鈉C.二氧化硅D.氫氧化鋁答案:CD6.在SiO2+3CSiC+2CO↑反應(yīng)中，氧化劑和還原劑的質(zhì)量比為（）A.36∶30B.60∶36C.2∶1D.1∶答案:D7.現(xiàn)代建筑的門窗框架常用電解加工成的古銅色硬鋁制造。取硬鋁樣品進(jìn)行如下試驗(yàn)（每一步試劑均過量），由此可以推知硬鋁的組成為（）A.Al、Cu、Mg、Si、MnB.Al、Mg、Si、ZnC.Al、Fe、C、CuD.Al、Si、Zn、Na答案:A8.用多種方法鑒別Na2CO3和SiO2兩種白色粉末物質(zhì)(注：①能夠?qū)懟瘜W(xué)方程式的寫出化學(xué)反應(yīng)方程式；②鑒別方法可以不用填滿，若序號不夠也可以自己再添)。①_____________________________________________________________________________。②_____________________________________________________________________________。③_____________________________________________________________________________。答案:①焰色反應(yīng)法：焰色反應(yīng)為黃色的是Na2CO3，余者為SiO2②酸液產(chǎn)氣法：分別取少許待測粉末，滴加稀鹽酸，能夠產(chǎn)生氣體的是Na2CO3,不反應(yīng)的是SiO2。化學(xué)方程式：Na2CO3＋2HCl====2NaCl＋H2O＋CO2↑9.為了測定人體新陳代謝呼出氣體中CO2的體積分?jǐn)?shù)，某學(xué)生課外小組設(shè)計(jì)了如下圖的試驗(yàn)裝置。試驗(yàn)中用過量NaOH溶液汲取氣體中的CO2，精確測量瓶Ⅰ中溶液汲取CO2后的增重及剩余氣體的體積（試驗(yàn)時(shí)只用嘴吸氣和呼氣）,請?zhí)羁铡?1)圖中瓶Ⅱ的作用是___________________________________________。(2)對試驗(yàn)裝置尚有如下四種建議，你認(rèn)為合理的是______________。（填代號）A.在E處增加CaCl2干燥管B.在F處增加CaCl2干燥管C.在E和F兩處增加CaCl2干燥管D.不必增加干燥管(3)將插入溶液的管子下端改成具有多孔的球泡（圖中的Ⅲ），有利于提高試驗(yàn)的精確度,其理由是____________________________