33《含硅礦物與信息材料》教案2(蘇教版必修1)

高中化學(xué)——蘇教版〔必修1〕第三章從礦物到根底材料第三單元含硅礦物與信息材料【教學(xué)背景】硅是帶來(lái)人類文明的重要元素之一，硅及其化合物是元素化合物的重要根底知識(shí)。本節(jié)內(nèi)容不僅為形成化學(xué)的根本觀念提供感性根底，也為了解化學(xué)與生活、化學(xué)與社會(huì)開展、化學(xué)與技術(shù)進(jìn)步之間的密切關(guān)系提供了豐富的素材。【教學(xué)目標(biāo)】知識(shí)與技能目標(biāo)1．了解硅、二氧化硅、硅酸、硅酸鹽的存在與性質(zhì)，認(rèn)識(shí)硅及其化合物在生活實(shí)際中的重要應(yīng)用。過(guò)程與方法目標(biāo)1．通過(guò)對(duì)自然界中存在的含硅化合物的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解硅元素在自然界的存在形式及硅酸鹽的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性。2．通過(guò)探究性實(shí)驗(yàn)掌握硅酸鈉的有關(guān)知識(shí)；學(xué)會(huì)將硅酸鹽的化學(xué)式書寫氧化物的形式的方法和技巧。3．通過(guò)對(duì)硅酸鹽工業(yè)產(chǎn)品的了解，使學(xué)生了解到硅酸鹽礦物的應(yīng)用與人類文明的開展的密切關(guān)系。4．利用圖片、模型、表格、視頻、實(shí)物、實(shí)驗(yàn)及多媒體教學(xué)手段等，增強(qiáng)直觀性和形象性。情感態(tài)度與價(jià)值觀目的1．從傳統(tǒng)材料到信息材料的學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生研究、探索、發(fā)現(xiàn)新材料的意識(shí)；體會(huì)“化學(xué)――人類進(jìn)步的關(guān)鍵〞這句話的思想內(nèi)涵，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。2．了解我國(guó)材料科學(xué)開展的成就、社會(huì)及科學(xué)技術(shù)的開展對(duì)新型材料的要求，激發(fā)學(xué)生愛國(guó)主義熱情，提高社會(huì)責(zé)任感。【教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)】重點(diǎn)：硅酸鈉(sodiumsilicate)、單質(zhì)硅(silicon)、二氧化硅(silica)的性質(zhì)；硅酸鹽(silicate)的氧化物形式的書寫。難點(diǎn)：?jiǎn)钨|(zhì)硅〔silicon〕和二氧化硅(silica)的結(jié)構(gòu)?！菊n時(shí)安排】?jī)烧n時(shí)第一課時(shí)：硅酸鹽礦物、傳統(tǒng)材料與信息材料的介紹。第二課時(shí)：?jiǎn)钨|(zhì)硅、二氧化硅的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)及它們的用途?！窘谭▽W(xué)法】〔教學(xué)方法〕探究式教學(xué)，多媒體教學(xué)法?！矊W(xué)習(xí)方法〕自主探究學(xué)習(xí)法，合作學(xué)習(xí)法。采用“閱讀理解→列表比較→分析討論、交流→歸納總結(jié)→拓展研究〞模式?！窘虒W(xué)資源】課前準(zhǔn)備教師：1．查閱整理：硅酸鹽礦物圖片、硅酸鹽產(chǎn)品的生產(chǎn)和應(yīng)用及新開展、信息材料—光導(dǎo)纖維的有關(guān)知識(shí)、集成電路的有關(guān)知識(shí)、分子篩的知識(shí)等。硅酸鹽生產(chǎn)的錄像和光導(dǎo)纖維的錄像。2．查閱整理：硅單質(zhì)的結(jié)構(gòu)和彩圖、水晶和石英的結(jié)構(gòu)和有關(guān)圖片等。3．實(shí)物準(zhǔn)備：不同標(biāo)號(hào)的水泥袋、各種類型的玻璃、陶瓷、磚瓦、陶土、光導(dǎo)纖維、水晶和石英的制品等。4．模型準(zhǔn)備：?jiǎn)钨|(zhì)硅的結(jié)構(gòu)球棍模型和二氧化硅的球棍模型。5．演示實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：硅酸鈉試劑、水、玻璃管、稀鹽酸、氫氧化鈉溶液、燒杯、膠頭滴管、導(dǎo)管等。學(xué)生：實(shí)物準(zhǔn)備：玻璃、水泥、陶瓷、磚瓦、河沙等實(shí)物?！窘虒W(xué)過(guò)程】第一課時(shí)硅酸鹽礦物、傳統(tǒng)材料與信息材料學(xué)習(xí)課題教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)學(xué)習(xí)反響教學(xué)設(shè)想1．課前查閱資料，提問引入新課提問：〔1〕硅元素在地殼中的含量怎樣〔2〕硅元素在自然界主要有哪些存在形式自學(xué)、歸納、交流、討論答復(fù)以下問題?！?〕地殼中硅元素的含量?jī)H次于氧，約占總質(zhì)量的四分之一。〔2〕硅元素在自然界中主要是以硅酸鹽和二氧化硅的形式存在。地殼質(zhì)量的92％是硅酸鹽和二氧化硅?！?〕培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力；〔2〕讓學(xué)生學(xué)會(huì)通過(guò)查閱資料來(lái)學(xué)習(xí)知識(shí)的學(xué)習(xí)方法。過(guò)渡：硅元素在自然界中廣泛存在，主要是硅酸鹽和二氧化硅的形式，下面我們先來(lái)了解硅酸鹽的有關(guān)知識(shí)。2．硅酸鹽(silicate)的結(jié)構(gòu)〔1〕多媒體展示：自然界中的一些硅酸鹽的圖片及其化學(xué)式；〔2〕舉例介紹如何將硅酸鹽化學(xué)式改寫成氧化物的形式；并要求學(xué)生練習(xí)后總結(jié)書寫規(guī)律?！?〕追問：硅酸鹽的結(jié)構(gòu)怎樣為什么常改寫成氧化物的形式〔1〕觀察圖片和化學(xué)式，總結(jié)；〔2〕練習(xí)硅酸鹽化學(xué)式的改寫；〔3〕分析總結(jié)交流討論書寫規(guī)律；〔1〕硅酸鹽的結(jié)構(gòu)復(fù)雜?！?〕改寫的規(guī)律：①各元素寫成相應(yīng)的氧化物，元素的價(jià)態(tài)保持不變。②順序按先金屬后非金屬,金屬元素中按金屬活動(dòng)順序表依次排列，中間用“?〞間隔。③注意改寫后應(yīng)與原來(lái)化學(xué)式中的原子個(gè)數(shù)比不變?！?〕由于硅酸鹽的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，為了學(xué)習(xí)研究的方便，常改寫成氧化物的形式?！?〕創(chuàng)設(shè)情景，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣；〔2〕通過(guò)訓(xùn)練，穩(wěn)固知識(shí)，培養(yǎng)能力；〔3〕通過(guò)主動(dòng)探索得出規(guī)律，將知識(shí)升華，培養(yǎng)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，增強(qiáng)探索意識(shí)。過(guò)渡：在硅酸鹽中，硅酸鈉是極少數(shù)溶于水中的一種，用途廣泛，下面我們先來(lái)學(xué)習(xí)它的有關(guān)知識(shí)。3．硅酸鈉(sodiumsilicate)的知識(shí)〔1〕展示硅酸鈉試劑；〔2〕探究實(shí)驗(yàn)：硅酸鈉的性質(zhì)①加水溶解；并檢驗(yàn)其溶液酸堿性；②向溶液中通二氧化碳或滴加稀鹽酸；③再向②中滴加氫氧化鈉溶液?！矌熒餐瓿蓪?shí)驗(yàn)，局部實(shí)驗(yàn)由學(xué)生來(lái)探究演示?！场?〕說(shuō)說(shuō)硅酸鈉的用途。〔1〕動(dòng)手參與、探索實(shí)驗(yàn)，觀察、分析、思考實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，總結(jié)硅酸鈉的性質(zhì)；〔2〕書寫有關(guān)的化學(xué)、離子方程式；〔3〕從性質(zhì)思考用途?！?〕硅酸鈉能溶于水；水溶液稱水玻璃。水溶液呈堿性。〔2〕向溶液通二氧化碳有白色沉淀生成，滴加稀鹽酸也有白色沉淀生成。Na2SiO3+2H2O+CO2AUTOTEXT====H4SiO4↓+Na2CO3Na2SiO3+2HCl+H2OAUTOTEXT====H4SiO4↓+2NaCl在沉淀中參加氫氧化鈉溶液，沉淀溶解：H4SiO4+2NaOHAUTOTEXT====Na2SiO3+3H2O(3)硅酸鈉能用于作黏合劑、防腐劑、防火作用等?！?〕通過(guò)實(shí)驗(yàn)探索，培養(yǎng)科學(xué)探究能力；〔2〕讓學(xué)生學(xué)會(huì)掌握：實(shí)驗(yàn)探索――分析總結(jié)――掌握知識(shí)的科學(xué)學(xué)習(xí)方法。過(guò)渡：在豐富的硅酸鹽中，除硅酸鈉外，其它的在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用如何下面我們來(lái)了解傳統(tǒng)的硅酸鹽產(chǎn)品的有關(guān)知識(shí)。4．硅酸鹽產(chǎn)品〔傳統(tǒng)材料〕〔1〕請(qǐng)同學(xué)們展示收集的硅酸鹽產(chǎn)品；〔2〕請(qǐng)同學(xué)們簡(jiǎn)單說(shuō)說(shuō)它們是如何生產(chǎn)的有什么共同點(diǎn)〔3〕播放一段錄像〔玻璃(glass)、水泥(cement)、陶瓷(china)的生產(chǎn)簡(jiǎn)介〕。展示一些硅酸鹽產(chǎn)品?！?〕要求學(xué)生總結(jié)傳統(tǒng)的硅酸鹽產(chǎn)品即傳統(tǒng)材料：玻璃、水泥、陶瓷的生產(chǎn)原料和產(chǎn)品的主要成分?！?〕提供傳統(tǒng)的硅酸鹽產(chǎn)品的應(yīng)用及新開展的有關(guān)資料和圖片?！?〕學(xué)生展示收集的硅酸鹽產(chǎn)品；〔2〕局部學(xué)生答復(fù)以下問題；〔3〕觀看錄像后討論總結(jié)答復(fù)以下問題；〔4〕討論、總結(jié)硅酸鹽產(chǎn)品的應(yīng)用與社會(huì)開展的關(guān)系。提出對(duì)產(chǎn)品應(yīng)用的新設(shè)想?！?〕玻璃、水泥、陶瓷生產(chǎn)的共同點(diǎn)是：都在高溫下，發(fā)生了復(fù)雜的物理和化學(xué)變化。原料都有含硅元素物質(zhì)，產(chǎn)品都含硅酸鹽，且都是混合物。〔2〕玻璃生產(chǎn)的原料：石英、純堿、石灰石；產(chǎn)品主要成分：n(Na2SiO3)：n(CaSiO3)：n(SiO2)=1：1：4或n(Na2O):n(CaO):n(SiO2)=1:1:6。兩個(gè)主要反響：SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑,SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑.水泥生產(chǎn)的原料：黏土、石灰石、少量的石膏；產(chǎn)品主要成分：2CaO·SiO2、3CaO·SiO2、3CaO·Al2O3〔1〕創(chuàng)設(shè)情景激活學(xué)生思維；主動(dòng)參與表達(dá)學(xué)習(xí)主動(dòng)性。〔2〕了解產(chǎn)品的應(yīng)用和新開展激發(fā)學(xué)習(xí)的熱情，增強(qiáng)探索意識(shí)，樹立遠(yuǎn)大理想，增強(qiáng)努力學(xué)習(xí)的責(zé)任感和使命感。過(guò)渡：通過(guò)剛剛的介紹，我們已經(jīng)了解到硅酸鹽產(chǎn)品傳統(tǒng)材料在人類文明開展和社會(huì)進(jìn)步的歷程中，起到了很大的推動(dòng)作用；但是隨著科技的開展，這些傳統(tǒng)材料又有了新的用途，如玻璃“老爺爺〞又煥發(fā)出了青春活力――光導(dǎo)纖維的應(yīng)用。下面我們一起來(lái)了解一下光導(dǎo)纖維的有關(guān)知識(shí)。5．信息材料――光導(dǎo)纖維〔1〕請(qǐng)同學(xué)們總結(jié)課前查閱的有關(guān)信息材料的資料，簡(jiǎn)述光導(dǎo)纖維的主要成分和用途；〔2〕提供有關(guān)光導(dǎo)纖維的資料〔簡(jiǎn)介、制造和作用〕；播放光導(dǎo)纖維的介紹錄像?！?〕展示實(shí)物：展示光導(dǎo)纖維并演示光在其中的傳播實(shí)驗(yàn)。〔1〕思維、總結(jié)、答復(fù)；〔2〕閱讀資料，交流、討論總結(jié)；〔3〕觀察實(shí)驗(yàn)?！?〕談?wù)剬?duì)信息材料的應(yīng)用的感想?！?〕光導(dǎo)纖維的主要成分是：石英玻璃；用途非常廣泛，如：信息傳遞〔光纜〕、光的傳遞、醫(yī)生的助手、國(guó)防方面、工業(yè)生產(chǎn)中等等?！?〕信息材料的使用，使社會(huì)的開展步伐大大加快，是社會(huì)進(jìn)入信息時(shí)代的標(biāo)志。〔1〕創(chuàng)造變被動(dòng)為主動(dòng)的學(xué)習(xí)環(huán)境；實(shí)物觀察提高對(duì)知識(shí)的理性認(rèn)識(shí)；〔2〕通過(guò)資料的閱讀，拓寬視野，激發(fā)研究、探索的意識(shí)。過(guò)渡：硅酸鹽除了上面的一些作用外，它還可以用來(lái)篩分分子。6．分子篩(molecularsieve)〔1〕提供分子篩的有關(guān)資料和圖片；〔2〕從資料的介紹，要求學(xué)生發(fā)揮想象，推測(cè)它又哪些方面的用途。〔1〕閱讀資料；〔2〕思維、想象、推測(cè)總結(jié)，答復(fù)。分子篩可用于：別離、提純氣體或液體混合物；還可以作枯燥劑、離子交換劑、催化劑、催化劑載體、凈化水、凈化空氣、防毒器械、食品保鮮、電子產(chǎn)品處理、石油化工等方面?！?〕創(chuàng)設(shè)情景，讓學(xué)生主動(dòng)參與；發(fā)揮思維想象力?！?〕激發(fā)學(xué)生研究、探索意識(shí)。本課總結(jié)：通過(guò)以上內(nèi)容的學(xué)習(xí)、了解、思維、探索，我們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到硅這古老而具有青春活力的元素，伴隨著人類歷史開展的腳步，從傳統(tǒng)材料到信息材料，為社會(huì)的開展創(chuàng)造了一個(gè)又一個(gè)的奇跡。同時(shí)我們也相信隨著科技的開展，它們會(huì)創(chuàng)造更多的奇跡。有關(guān)硅單質(zhì)和二氧化硅的知識(shí)我們將在下節(jié)課一起討論學(xué)習(xí)。第二課時(shí)單質(zhì)硅、二氧化硅的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及用途學(xué)習(xí)課題教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)學(xué)習(xí)反響教學(xué)設(shè)想1．引入新課復(fù)習(xí)提問：〔1〕傳統(tǒng)材料硅酸鹽產(chǎn)品主要包括哪些〔2〕光導(dǎo)纖維的主要成分是什么〔3〕硅在自然界中無(wú)游離態(tài)，為什么是不是單質(zhì)硅的性質(zhì)很活潑思考、討論問題并答復(fù)?！?〕主要有玻璃、水泥和陶瓷等。〔2〕光導(dǎo)纖維的主要成分是：二氧化硅?！?〕硅在自然界中無(wú)游離態(tài)，不是硅單質(zhì)性質(zhì)活潑?！补柙氐挠H氧性和地殼運(yùn)動(dòng)等因素〕溫故知新，引入學(xué)習(xí)情境；設(shè)疑激發(fā)學(xué)生的思維，讓學(xué)生帶著疑問學(xué)習(xí)新知識(shí)，提高學(xué)習(xí)效率。過(guò)渡：下面我們就一起來(lái)討論學(xué)習(xí)硅單質(zhì)的性質(zhì)和用途。2．課前查閱資料〔1〕要求學(xué)生從查閱的資料和了解的知識(shí)總結(jié)硅單質(zhì)的用途?！?〕提供集成電路的有關(guān)資料?！?〕問：資料中的應(yīng)用表達(dá)了硅的哪些性質(zhì)討論、交流、總結(jié)、答復(fù)?！?〕硅的主要用途：是良好的半導(dǎo)體材料，是集成電路板的主要成分；制太陽(yáng)能等；〔2〕表達(dá)硅單質(zhì)的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間。從學(xué)生了解的知識(shí)入手，學(xué)習(xí)效果好；提供資料，讓學(xué)生自主歸納，主動(dòng)參與，激發(fā)思維。過(guò)渡：硅單質(zhì)還有那些性質(zhì)3．硅(silicon)單質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)〔1〕提供硅單質(zhì)的彩圖。〔2〕提供硅單質(zhì)的結(jié)構(gòu)圖或結(jié)構(gòu)模型；要求學(xué)生分析與哪種已學(xué)的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)相似〔3〕要求學(xué)生根據(jù)已學(xué)知識(shí)類推硅單質(zhì)有哪些物理和化學(xué)性質(zhì)(4)整理硅的物理性質(zhì)；〔5〕介紹硅的主要化學(xué)性質(zhì)?！?〕觀察、討論交流、類推、總結(jié)硅的物理性質(zhì)。〔2〕討論類推硅的化學(xué)性質(zhì)。〔3〕學(xué)習(xí)硅的化學(xué)性質(zhì)，有關(guān)化學(xué)、離子方程式的書寫和氧化復(fù)原反響的電子轉(zhuǎn)移的練習(xí)?！?〕從彩圖得：硅是灰黑色有金屬光澤、硬而脆的固體?！?〕從結(jié)構(gòu)類推與金剛石的結(jié)構(gòu)相似，是正四面體空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，性質(zhì)也有相似之處。類推物理性質(zhì)：熔沸點(diǎn)高、硬度大，難溶于溶劑?；瘜W(xué)性質(zhì)通常是穩(wěn)定的?！?〕常溫下硅只和單質(zhì)氟、氫氟酸、強(qiáng)堿溶液反響。高溫加熱時(shí)，硅可以和氧氣、氯氣、氫氣反響?！?〕通過(guò)圖示來(lái)總結(jié)性質(zhì)，培養(yǎng)鍛煉學(xué)生的觀察能力；〔2〕由結(jié)構(gòu)類推性質(zhì)，培養(yǎng)鍛煉學(xué)生的分析推理能力，加深對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)性質(zhì)的理解?！?〕介紹硅的化學(xué)性質(zhì)?！?〕讓學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用類推、比照分析的學(xué)習(xí)方法?！菜伎继剿鳌彻璧男再|(zhì)通常時(shí)穩(wěn)定的，那么自然界中為什么無(wú)游離態(tài)請(qǐng)同學(xué)們課后查閱有關(guān)資料分析、討論解決。過(guò)渡：由于硅的性質(zhì)使硅的用途非常廣泛而且非常重要。4．硅的用途用多媒體展示一些用作原料制造的產(chǎn)品圖片。觀察總結(jié)硅的用途。主要用途：〔1〕用于制造硅芯片、集成電路、晶體管、硅整流器等半導(dǎo)體器件；〔2〕制造太陽(yáng)能儀器裝置；〔3〕制造合金，如含硅4％〔質(zhì)量分?jǐn)?shù)〕的鋼導(dǎo)磁性好制造變壓器的鐵芯；含硅15%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的鋼有良好的耐酸性等等。提供圖片，學(xué)習(xí)用途時(shí)能聯(lián)系實(shí)際，有利于記憶，學(xué)習(xí)效率高。同時(shí)學(xué)習(xí)過(guò)程生動(dòng)有形。提高學(xué)習(xí)興趣。過(guò)渡：硅的用途非廣泛，特別是信息時(shí)代更離不開硅，自然界無(wú)游離態(tài)的硅，那么工業(yè)生產(chǎn)中是怎樣生產(chǎn)硅的呢5．硅的工業(yè)制法從用途引入，介紹工業(yè)生產(chǎn)高純度硅的主要過(guò)程原理和主要化學(xué)方程式。學(xué)習(xí)了解工業(yè)生產(chǎn)硅的過(guò)程及主要化學(xué)方程式。制粗硅：SiO2+2CSi+2CO制純硅：Si+2Cl2SiCl4(液態(tài))，SiCl4+2H2Si+4HCl。理論聯(lián)系實(shí)際，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情和探索意識(shí)。過(guò)渡：了解了硅的有關(guān)知識(shí)，我們?cè)賮?lái)學(xué)習(xí)二氧化硅的知識(shí)。6．二氧化硅(silica)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途〔1〕要學(xué)生展示收集的二氧化硅的實(shí)物和相應(yīng)產(chǎn)品；〔2〕提供二氧化硅的在自然界的一些圖片；多媒體展示二氧化硅的結(jié)構(gòu)；〔3〕要求學(xué)生結(jié)合結(jié)構(gòu)和收集的資料總結(jié)類推二氧化硅的一些性質(zhì)；〔4〕介紹二氧化硅性質(zhì)；要求思考二氧化硅與氫氟酸、強(qiáng)堿溶液反響的實(shí)際作用。〔5〕多媒體展示二氧化硅的一些制品。(6)播放光導(dǎo)纖維的生產(chǎn)和作用錄像?！?〕展示收集物品；〔2〕思考、交流、討論、總結(jié)、類推二氧化硅的性質(zhì)；〔3〕學(xué)習(xí)二氧化硅的性質(zhì)；〔4〕總結(jié)二氧化硅的用途?！?〕二氧化硅是正四面體的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在自然界中有水晶、石英和沙等形式。〔2〕性質(zhì)：堅(jiān)硬難溶難熔固體，是酸性氧化物，但是它不溶于水，也不與水反響；常溫下只與單質(zhì)氟、氫氟酸和強(qiáng)堿溶液反響。高溫下與氧化鈣、純堿、石灰石等反響。〔3〕用途：制石英玻璃、是光導(dǎo)纖維的主要原料；制鐘表部件；可制耐磨材料；用于玻璃的生產(chǎn)；在光學(xué)儀器、電子工業(yè)等方面廣泛應(yīng)用。運(yùn)用結(jié)構(gòu)分析推理性質(zhì)的方法學(xué)習(xí)新知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的學(xué)習(xí)方法；在學(xué)習(xí)中主動(dòng)參與，鍛煉能力。[問題思考][問題思考]1.你有沒有發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室中，盛裝堿液的試劑瓶的塞子是什么塞為什么不能用玻璃塞2．請(qǐng)畫出碳原子和硅原子的原子結(jié)構(gòu)示意圖，比較兩原子結(jié)構(gòu)有何共同點(diǎn)碳單質(zhì)金剛石和晶體硅的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)有相似之處嗎那么，CO2和SiO2呢?fù)?jù)所學(xué)知識(shí)列表比較它們的性質(zhì)；分析思考產(chǎn)生性質(zhì)差異的根本原因是什么【提示】CO2SiO2物理性質(zhì)無(wú)色無(wú)味氣體，能溶于水。它的固體叫干冰。難溶、難熔的固體，硬度大，熔沸點(diǎn)高?；瘜W(xué)性質(zhì)是酸性氧化物：能與水反響、與堿反響、與堿性氧化物反響；與過(guò)氧化鈉反響；與碳酸鈉溶液反響；有水時(shí)能溶解碳酸鈣；高溫與碳反響等。是酸性氧化物，但不溶于水，不與水反響，常溫只與單質(zhì)氟、氫氟酸和強(qiáng)堿溶液反響；高溫可與氧化鈣、純堿、碳酸鈣碳單質(zhì)反響。聯(lián)系CO2+2H2O+Na2SiO3AUTOTEXT====Na2CO3+H4SiO4↓(酸性：H2CO3強(qiáng)于H4SiO4或H2SiO3)本課總結(jié)：這節(jié)課我們主要學(xué)習(xí)了硅單質(zhì)和二氧化硅的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)及用途，通過(guò)學(xué)習(xí)，我們了解到硅及其化合物在社會(huì)開展和人類文明進(jìn)步歷程中充當(dāng)了一個(gè)非常重要的角色，可以說(shuō)目前全球信息的流通、電子工業(yè)的開展都離不開硅的；我們也相信隨著科技的開展，它們還會(huì)為人類文明的進(jìn)步發(fā)揮更多的作用，創(chuàng)造更多的奇跡。希望同學(xué)們努力學(xué)習(xí)，掌握更多的科學(xué)知識(shí)，開發(fā)、研究硅這古老而又年輕的元素在更多方面的應(yīng)用?！景鍟O(shè)計(jì)】第一課時(shí)一、硅酸鹽礦物、硅酸鹽產(chǎn)品〔傳統(tǒng)材料〕和信息材料的介紹2．硅酸鹽的結(jié)構(gòu)：〔1〕硅酸鹽的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，常用氧化物的形式表示比較方便。硅酸鹽結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在自然界中穩(wěn)定存在?！?〕氧化物形式書寫的規(guī)律：①各元素寫成相應(yīng)的氧化物，元素的價(jià)態(tài)保持不變。②順序按先金屬后非金屬,金屬元素中按金屬活動(dòng)順序表依次排列，中間用“?〞間隔。③注意改寫后應(yīng)與原來(lái)化學(xué)式中的原子個(gè)數(shù)比不變。3．Na2SiO3的性質(zhì)：Na2SiO3易溶于水，水溶液俗稱“水玻璃〞，是建筑行業(yè)的黏合劑，也用于木材的防腐和防火?；瘜W(xué)性質(zhì)主要表現(xiàn)如下：〔1〕水溶液呈堿性〔用PH試紙測(cè)〕，通CO2有白色沉淀：Na2SiO3+CO2+2H2OAUTOTEXT====Na2CO3+H4SiO4↓〔原硅酸，白色膠狀沉淀〕，離子方程式：SiO32－＋CO2+2H2O＝＝CO32－＋H4SiO4↓。原硅酸不穩(wěn)定，易失水成硅酸：H4SiO4AUTOTEXT====H2SiO3+H2O〔硅酸在方程式中可代替原硅酸書寫。〕硅酸受熱分解：H2SiO3H2O+SiO2，原硅酸和硅酸都是難溶于水的弱酸，酸性：H2CO3強(qiáng)于H4SiO4或H2SiO3。(2)硅酸鈉溶液中滴加稀鹽酸有白色沉淀：Na2SiO3+2HClAUTOTEXT====2NaCl+H2SiO3↓，離子方程式：SiO32－＋2H+==H2SiO3↓.(3)硅酸和氫氧化鈉反響：H2SiO3+2NaOHAUTOTEXT====Na2SiO3+2H2O.離子方程式：H2SiO3＋2OH－＝＝SiO32－＋2H2O。4．硅酸鹽產(chǎn)品〔傳統(tǒng)材料〕主要原料產(chǎn)品主要成分普通玻璃石英、純堿、石灰石Na2SiO3、CaSiO3、SiO2(物質(zhì)的量比為1:1:4)普通水泥黏土、石灰石、少量石膏2CaO·SiO2、3CaO·SiO2、3CaO·Al2O3陶瓷黏土、石英沙成分復(fù)雜主要是硅酸鹽制玻璃的主要反響：SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑,SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑.5．信息材料――光導(dǎo)纖維：主要成分是石英玻璃。主要用于：信息傳遞〔光纜〕、光的傳遞、醫(yī)生的助手〔窺探鏡〕、國(guó)防方面、工業(yè)生產(chǎn)中等等。6．分子篩：利用硅酸鹽內(nèi)部結(jié)構(gòu)的空隙，可用于別離、提純氣體或液體混合物；還可以作枯燥劑、離子交換劑、催化劑、催化劑載體、凈化水、凈化空氣、防毒器械、食品保鮮、電子產(chǎn)品處理、石油化工等方面。第二課時(shí)二、硅單質(zhì)1．硅單質(zhì)的結(jié)構(gòu)：正四面體空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。與金剛石類似。2．性質(zhì)：〔1〕物理性質(zhì)：晶體硅是灰黑色有金屬光澤，硬而脆的固體；導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料，熔沸點(diǎn)高，硬度大，難溶于溶劑?！?〕化學(xué)性質(zhì)：常溫只與單質(zhì)氟、氫氟酸和強(qiáng)堿溶液反響。性質(zhì)穩(wěn)定。Si+2F2AUTOTEXT====SiF4〔氣態(tài)〕,Si+4HFAUTOTEXT====SiF4+2H2,4e-Si+2NaOH+H2OAUTOTEXT====Na2SiO3+2H2↑,〔Si+2NaOH+4H2OAUTOTEXT====Na2SiO3+2H2↑+3H2O.〕4e-加熱高溫：Si+O2SiO2,Si+2Cl2SiCl4〔液態(tài)〕，Si+2H2SiH4〔氣態(tài)〕3.硅的用途：〔1〕用于制造硅芯片、集成電路、晶體管、硅整流器等半導(dǎo)體器件；〔2〕制造太陽(yáng)能；〔3〕制造合金，如含硅4％〔質(zhì)量分?jǐn)?shù)〕的鋼導(dǎo)磁性好制造變壓器的鐵芯；含硅15%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的鋼有良好的耐酸性等。4．工業(yè)生產(chǎn)硅：制粗硅：SiO2+2CSi+2CO制純硅：Si+2Cl2SiCl4(液態(tài))SiCl4+2H2Si+4HCl三、二氧化硅的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)：1．SiO2的結(jié)構(gòu)：正四面體的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)?！部梢岳斫鉃樵诰w硅的結(jié)構(gòu)中兩個(gè)硅原子中間插入一個(gè)氧原子。〕2．SiO2在自然界中有較純的水晶、含有少量雜質(zhì)的石英和普遍存在的沙。自然界的二氧化硅又稱硅石。3．SiO2物理性質(zhì)：硬度大，熔點(diǎn)高，難溶于溶劑的固體。4．SiO2化學(xué)性質(zhì)：常溫下，性質(zhì)穩(wěn)定，只與單質(zhì)氟、氫氟酸和強(qiáng)堿溶液反響。SiO2+2F2AUTOTEXT====SiF4+O2,SiO2+4HFAUTOTEXT====SiF4+2H2O〔雕刻玻璃的反響),SiO2+2NaOHAUTOTEXT====Na2SiO3+H2O〔實(shí)驗(yàn)室裝堿試劑瓶不能用玻璃塞的原因〕.加熱高溫：SiO2+2CSi+2CO,SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑，SiO2+CaOCaSiO3.5．SiO2的用途：制石英玻璃，是光導(dǎo)纖維的主要原料；制鐘表部件；可制耐磨材料；用于玻璃的生產(chǎn)；在光學(xué)儀器、電子工業(yè)等方面廣泛應(yīng)用。傳遞信息的使者--光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維又稱導(dǎo)光纖維﹑光學(xué)纖維，是一種把光能閉合在纖維中而產(chǎn)生導(dǎo)光作用的纖維。它能將光的明暗﹑光點(diǎn)的明滅變化等信號(hào)從一端傳送到另一端。光導(dǎo)纖維是由兩種或兩種以上折射率不同的透明材料通過(guò)特殊復(fù)合技術(shù)制成的復(fù)合纖維。它的根本類型是由實(shí)際起著導(dǎo)光作用的芯材和能將光能閉合于芯材之中的皮層構(gòu)成。光導(dǎo)纖維有各種分類方法：按材料組成萬(wàn)分可分為玻璃﹑石英和塑料光導(dǎo)纖維；按形狀和柔性分為可撓性和不可撓性光導(dǎo)纖維；按纖維結(jié)構(gòu)分為皮芯型和自聚集型〔又稱梯度型〕；按傳遞性分為傳光和傳象光導(dǎo)纖維；按傳遞光的波長(zhǎng)分為可見光﹑紅外線﹑紫外線﹑激光等光導(dǎo)纖維。眾所周知，玻璃是一種寧折不撓的硬性材料，它既不耐沖擊，又不能拗屈。但把玻璃抽成細(xì)絲后，它就會(huì)一反常態(tài)地變得柔軟耐磨，可撓易彎，還具有不燃燒﹑耐腐蝕﹑隔熱﹑吸音﹑強(qiáng)度大的特點(diǎn)。如經(jīng)樹脂涂層和印染處理，還可作為室內(nèi)裝飾用布。人們又發(fā)現(xiàn)，玻璃纖維的細(xì)度越細(xì)，那么柔韌性越好，合股線的強(qiáng)力也就越高。又由于玻璃的透光性能好，還有傳遞光能的作用，因此，從70年代起，人們就成功地將二氧化硅玻璃纖維用于光通訊技術(shù)。這是第一代光導(dǎo)纖維，它是用二氧化硅玻璃纖維做芯線，線外用甲基丙烯酸酯涂膜，以增強(qiáng)光導(dǎo)纖維的機(jī)械強(qiáng)度和防止光能散射。通訊的原理是用玻璃纖維接受光訊號(hào)﹑再傳導(dǎo)給光調(diào)制器﹑并經(jīng)光探測(cè)器和光接受機(jī)，通過(guò)接口件轉(zhuǎn)換成電磁訊號(hào)。這種光導(dǎo)纖維的重量只有普通電纜的千分之一。而且這種通訊方法具有容量大﹑抗干擾性好﹑能量衰耗小等特點(diǎn)，但是，這種光導(dǎo)纖維的抽絲和對(duì)接難度大，推廣應(yīng)用困難。于是，1964年美國(guó)首先研制成功了第二代光導(dǎo)纖維，它采用合成材料做芯線〔如用重氫取代氫離子的聚甲基丙烯酸甲酯做芯線〕，外層涂料用聚乙烯或聚四氟乙烯。也有采用丙烯腈做芯線，用聚苯乙烯做涂料的光導(dǎo)纖維。這種光導(dǎo)纖維的芯線透射率高，涂層折射率低，光能損耗低于20dB，而且加工技術(shù)簡(jiǎn)單，可加工極細(xì)的光導(dǎo)纖維，目前應(yīng)用的細(xì)度可達(dá)0.005mm以下，可方便地根據(jù)需要來(lái)加工導(dǎo)線的長(zhǎng)度，這樣可減少接頭的損耗，而且柔軟度優(yōu)于玻璃纖維，便于推廣使用。光導(dǎo)纖維一般以束﹑纜﹑板﹑管等形式使用。制造有機(jī)導(dǎo)光纖維的內(nèi)芯和涂層材料很多，有的在聚甲基丙烯酸甲酯纖維上覆蓋一層聚乙烯或其他不同折射率的材料〔如聚四氟乙烯〕，還有的采用聚丙烯腈樹脂覆蓋腈綸芯絲。在選擇光導(dǎo)纖維的基材時(shí)，一般要求芯料的透光率高，而涂層材料要求折射率低，并且要求芯料和涂料的折射率相差越大越好。在熱性能方面，要求兩種材料的熱膨脹系數(shù)相接近，假設(shè)相差較大，那么形成的光導(dǎo)纖維產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，使透光率和纖維強(qiáng)度降低。另外，要求兩種材料的軟化點(diǎn)和高溫下的粘度都要相接近，否那么，會(huì)導(dǎo)致芯料和涂層材料結(jié)合不均勻，將會(huì)影響到纖維的導(dǎo)光性能。影響光導(dǎo)纖維使用性能的因素很多，光導(dǎo)纖維的集光能力﹑透光性﹑分辨率和比照度是影響光導(dǎo)線傳像能力的主要指標(biāo)。數(shù)值孔徑用于表示光導(dǎo)纖維集光能力的大小和接收光的多少，而數(shù)值孔徑的大小直接與光導(dǎo)纖維芯料和涂層的折射率有關(guān)，芯料與涂層的折射率相差越大，那么集光能力就越強(qiáng)，光導(dǎo)纖維的透光性那么與所使用的材料﹑數(shù)值孔徑及纖維的幾何尺寸有關(guān)，并隨著纖維長(zhǎng)度的增加而很快地下降。圖像的清晰程度是由分辨率決定的，而分辨率與光導(dǎo)纖維的直徑成反比，因此光導(dǎo)纖維的直徑盡可能地細(xì)。影響光導(dǎo)纖維比照度的因素主要有纖維的集光能力﹑透光能力﹑分辨能力和涂層的厚度。但涂層厚薄的程度宜適中，涂層厚度太厚會(huì)產(chǎn)生光的相互干擾，太薄那么會(huì)漏光。采用光導(dǎo)纖維進(jìn)行通訊，不僅能節(jié)省大量的金屬資源，而且使用壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，性能比電纜好得多，具有容量大﹑抗干擾性好﹑能量衰耗小，傳送距離遠(yuǎn)﹑重量輕﹑絕緣性能好﹑保密性強(qiáng)﹑本錢低等特點(diǎn)。就容量而言，是非常驚人的，一根直徑只有千分之一毫米的光導(dǎo)纖維，可以同時(shí)傳遞32000對(duì)。如果采用激光通訊，一條光電纜能同時(shí)接通100億條線路和1000萬(wàn)套電視通訊，可供全世界每人2部使用。而且光導(dǎo)纖維通訊的頻率范圍寬﹑傳遞的音質(zhì)好，圖像清晰﹑色彩逼真。同時(shí)，由于光導(dǎo)纖維通訊的光能頻率高，具有極好的抗干擾性，特別是使用激光光源時(shí)更為突出，把抗干擾性又提高了一步。光能在光導(dǎo)纖維中屏蔽傳導(dǎo)﹑不易泄露﹑不易被截獲﹑具有良好地保密性。更不受空間各種頻率電磁波的干擾，也不會(huì)受到風(fēng)﹑雨﹑雷﹑電的影響，是真正的全天候式平安通訊技術(shù)。光導(dǎo)纖維的特性決定了其廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。由光導(dǎo)纖維制成的各種光導(dǎo)線﹑光導(dǎo)桿和光導(dǎo)纖維面板等，廣泛地應(yīng)用在工業(yè)﹑國(guó)防﹑交通﹑通訊﹑醫(yī)學(xué)和宇航等領(lǐng)域。光導(dǎo)纖維最廣泛的應(yīng)用在通信領(lǐng)域，即光導(dǎo)纖維通信。自20世紀(jì)60年代以來(lái)，由于在光源和光纖方面取得了重大的突破，使光通信獲得異常迅速的開展。作為光源的激光方向性強(qiáng)﹑頻率高，是進(jìn)行光通信的理想光源；光波頻帶寬，與電波通信相比，能提供更多的通信通路，可滿足大容量通信系統(tǒng)的要求。因此，光纖通信與衛(wèi)星通信一并成為通信領(lǐng)域里最活潑的兩種通信方式。在醫(yī)學(xué)上，光導(dǎo)纖維可以用于食道﹑直腸﹑膀胱﹑子宮﹑胃等深部探查內(nèi)窺鏡〔胃鏡﹑血管鏡等〕的光學(xué)元件和不必切開皮肉直接插入身體內(nèi)部，切除癌瘤組織的外科手術(shù)激光刀，即由光導(dǎo)纖維將激光傳遞至手術(shù)部位。在照明和光能傳送方面，利用光導(dǎo)纖維進(jìn)短距離可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)光源多點(diǎn)照明，光纜照明，可利用塑料光纖光纜傳輸太陽(yáng)光作為水下﹑地下照明。由于光導(dǎo)纖維柔軟易彎曲變形，可做成任何形狀，以及耗電少﹑光質(zhì)穩(wěn)定﹑光澤柔和﹑色彩廣泛，是未來(lái)的最正確燈具，如與太陽(yáng)能的利用結(jié)合起來(lái)將成為最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的光源。今后的高層建筑﹑禮堂﹑賓館﹑醫(yī)院﹑娛樂場(chǎng)所﹑甚至家庭依據(jù)都可直接使用光導(dǎo)纖維制成的天花板或墻壁，以及彩織光導(dǎo)纖維字畫等，也可用于道路﹑公共設(shè)施的路燈﹑廣場(chǎng)的照明和商店櫥窗的廣告。此外，還可用于易燃﹑易爆﹑潮濕和腐蝕性強(qiáng)的環(huán)境中不宜架設(shè)輸電線及電氣照明的地方作為平安光源。在國(guó)防軍事上，光導(dǎo)纖維也有廣泛的應(yīng)用，可以用光導(dǎo)纖維來(lái)制成纖維光學(xué)潛望鏡，裝備在潛艇﹑坦克和飛機(jī)上，用于偵察復(fù)雜地形或深層屏蔽的敵情。在工業(yè)方面，可傳輸激光進(jìn)行機(jī)械加工；制成各種傳感器用于測(cè)量壓力﹑溫度﹑流量﹑位移﹑光澤﹑顏色﹑產(chǎn)品缺陷等；也可用于工廠自動(dòng)化﹑辦公自動(dòng)化﹑機(jī)器內(nèi)及機(jī)器間的信號(hào)傳送﹑光電開關(guān)﹑光敏元件等。此外，還可用于火車站﹑機(jī)場(chǎng)﹑廣場(chǎng)﹑證券交易場(chǎng)所等大型顯示屏幕；短距離通訊和數(shù)據(jù)傳輸；將光電池纖維布與光導(dǎo)纖維布巧妙地結(jié)合在一起制成夜間放光的夜行衣，不僅為夜行人起照明作用，還可提高司機(jī)的觀察視距，能夠有效地減少交通事故的發(fā)生。光導(dǎo)纖維必將在通訊﹑國(guó)防﹑醫(yī)療﹑照明及各種技術(shù)傳導(dǎo)的現(xiàn)有根底上出現(xiàn)新的突破，更廣泛的普及應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。光導(dǎo)纖維問世光導(dǎo)纖維提供了一個(gè)途徑，光在具