高中化學(xué)《無機(jī)非金屬材料的主角－硅》教案14 新人教版必修

1、第四章 非金屬及其化合物第一節(jié) 無機(jī)非金屬材料的主角硅一、三維目標(biāo)：1知識(shí)與技能使學(xué)生了解硅的用途。使學(xué)生掌握硅酸鹽的性質(zhì)。使學(xué)生掌握硅酸鹽工業(yè)的原理。2過程與方法通過對(duì)硅和硅酸鹽知識(shí)的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。通過對(duì)硅酸鹽知識(shí)的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力。3情感與態(tài)度通過對(duì)硅和硅酸鹽知識(shí)的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生了解一些重要的新型無機(jī)非金屬材料。通過對(duì)硅和硅酸鹽的學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生熱愛自然，熱愛化學(xué)。二、教學(xué)重點(diǎn)：硅和硅酸鹽的性質(zhì)。三、教學(xué)難點(diǎn)：硅酸鹽工業(yè)及相關(guān)產(chǎn)品的知識(shí)。四、教學(xué)過程：1學(xué)案導(dǎo)學(xué)（1）硅酸鹽概述：硅酸鹽是由 、 和 組成的化合物的總稱，硅酸鹽是一大類結(jié)構(gòu)復(fù)雜的固體物質(zhì)，大多數(shù) 溶于

2、水，化學(xué)性質(zhì) 。最簡(jiǎn)單的硅酸鹽是硅酸鈉，其水溶液俗稱 可作肥皂填料、木材 劑及黏膠劑，也是制備 膠的原料。答案 硅、氧、金屬、不、穩(wěn)定、水玻璃、防火、硅土壤膠體膠體顆粒表面積大，帶負(fù)電，有保肥作用，土壤膠體的膠粒帶 電荷。從古至今，人類創(chuàng)造性地生產(chǎn)出了幾大類硅酸鹽產(chǎn)品 、 、 等，它們是使用量最大的無機(jī)非金屬材料。答案 負(fù)、玻璃、陶瓷、水泥。（2）硅的概述：?jiǎn)钨|(zhì)硅分 形硅和晶體硅，晶體硅的結(jié)構(gòu)與 相似，它是有 光澤 色固體。它熔點(diǎn) 、硬度 、導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間。答案 無定、金剛石、金屬、灰黑、高、大。2難點(diǎn)突破： （1）有關(guān)硅的知識(shí)結(jié)構(gòu)圖（2）金剛砂：SiC（俗稱金剛砂）是硅與碳的化合

3、物，是硬度很大的原子晶體。其晶體的空間結(jié)構(gòu)類似金剛石，只是在其結(jié)構(gòu)中碳原子和硅原子是交替排列的。金剛砂可用作砂紙、砂輪的磨料。至此，我們所遇到的原子晶體已經(jīng)有四種了：金剛石、晶體硅、二氧化硅晶體、金剛砂。（3）硅酸鹽工業(yè)：粘土：化學(xué)成分主要是：Al2Si2O5(OH)4，土壤膠體一般帶負(fù)電荷，具有保肥能力。水泥：硅酸三鈣：3CaOSiO2硅酸二鈣：2CaOSiO2鋁酸三鈣：3CaOAl2O3玻璃：Na2SiO3 、CaSiO3 、SiO2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锏男问絹肀硎酒浣M成。書寫時(shí)，應(yīng)把金屬元素的氧化物寫在前面，若有多種金屬元素，按活潑性依次減弱的順序

4、寫出其氧化物，然后寫SiO2，最后寫H2O，且各氧化物之間要用“”隔開。如： Na2SiO3 Na2OSiO2Al2（Si2O5）（OH）4 Al2O32SiO22H2O硅酸鹽產(chǎn)品簡(jiǎn)介： 產(chǎn)品主要原料主要設(shè)備反應(yīng)條件主要反應(yīng)或主要成分主要性質(zhì)水泥粘土、石灰石、(石膏)適量水泥回轉(zhuǎn)窯高溫硅酸三鈣：3CaOSiO2硅酸二鈣：2CaOSiO2鋁酸三鈣：3CaOAl2O3水硬性玻璃純 堿石灰石石 英玻璃窯高溫Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2成分：Na2SiO3 、CaSiO3 、SiO2種類特性用途普通玻璃在較高溫度下易軟化窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯等石

5、英玻璃膨脹系數(shù)小，耐酸堿，強(qiáng)度大，濾光化學(xué)儀器；高壓水銀燈、紫外燈等的燈殼；光導(dǎo)纖維、壓電晶體等光學(xué)玻璃透光性能好，有折光和色散性眼鏡片；照相機(jī)、顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡用凹凸透鏡等光學(xué)儀器玻璃纖維耐腐蝕、不怕燒、不導(dǎo)電、不吸水、隔熱、吸聲、防蟲蛀太空飛行員的衣服、玻璃鋼等鋼化玻璃耐高溫、耐腐蝕、強(qiáng)度大、質(zhì)輕、抗震裂運(yùn)動(dòng)器材；微波通訊器材；汽車、火車窗玻璃等（4）硅在高新技術(shù)中的應(yīng)用 硅以化合態(tài)存在于自然界，硅元素主要存在于地殼的各種礦物和巖石里；硅有晶體硅和無定形硅兩種同素異形體。物理性質(zhì)：熔、沸點(diǎn)高，硬度大，半導(dǎo)體。硅化學(xué)性質(zhì)： Si+2F2=SiF4 Si+4HF=SiF4+2H2Si+2NaOH

6、+H2O=Na2SiO3+2H2 Si+O2SiO2硅半導(dǎo)體是集成電路的主要材料。據(jù)估計(jì)在21世紀(jì)內(nèi),硅仍然會(huì)占半導(dǎo)體材料的95%以上。石英的主要成分是SiO2,可用來制造石英玻璃。石英晶體中有時(shí)含有其他元素的化合物,它們以溶解狀態(tài)存在于石英中,呈各種顏色。此外,由于SiO2的結(jié)構(gòu)不同也會(huì)使石英產(chǎn)生不同顏色。純凈的SiO2晶體叫做水晶,它是六方柱狀的透明晶體,是較貴重的寶石。光導(dǎo)纖維從高純度的二氧化硅或稱石英玻璃熔融體中，拉出直徑約100 m的細(xì)絲，稱為石英玻璃纖維。玻璃可以透光，但在傳輸過程中光損耗很大，用石英玻璃纖維光損耗大為降低，故這種纖維稱為光導(dǎo)纖維，是精細(xì)陶瓷中的一種。利用光導(dǎo)纖維可

7、進(jìn)行光纖通信。激光的方向性強(qiáng)、頻率高，是進(jìn)行光纖通信的理想光源。硅谷(Silicon Valley)是美國(guó)新興的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)，電子技術(shù)研究中心和計(jì)算機(jī)生產(chǎn)的重要基地。硅谷位于加利福尼亞州圣弗朗西斯科南端的圣克拉拉縣（Santa Clara）。20世紀(jì)60年代以來，蘋果電腦公司帶動(dòng)了其他企業(yè)，使硅谷迅速發(fā)展，高技術(shù)企業(yè)約有2 600家。90年代后成為美國(guó)多媒體產(chǎn)業(yè)的發(fā)源地。硅谷在發(fā)展過程中得到了該地區(qū)斯坦福大學(xué)技術(shù)上的扶持，是教育與技術(shù)相結(jié)合的典范。石英的主要成分是SiO2，可用來制造石英玻璃。石英晶體中有時(shí)含有其他元素的化合物，它們以溶解狀態(tài)存在于石英中，呈各種顏色。此外，由于SiO2的結(jié)

8、構(gòu)不同也會(huì)使石英產(chǎn)生不同顏色。3典例剖析1下列兩個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)原理是否存在矛盾?為什么?Na2SiO3CO2H2OH2SiO3Na2CO3siO2Na2CO3Na2SiO3CO2解析 該題從反應(yīng)之所以能夠發(fā)生的條件出發(fā)，在水溶液中、溫度等條件考慮。答案 本題利用CO2、SiO2、Na2SiO3、H2CO3、H2SiO3等化合物的性質(zhì)，考查同學(xué)們的邏輯推理能力以及思維的敏捷性和深刻性。反應(yīng)是在溶液中進(jìn)行的反應(yīng)，反應(yīng)之所以能夠發(fā)生，是由于酸性H2CO3H2SiO3，反應(yīng)符合“強(qiáng)酸制弱酸”的復(fù)分解反應(yīng)原理；而反應(yīng)是在高溫熔融狀態(tài)下的反應(yīng)，由于CO2可從熔融體中逸出，使得反應(yīng)可以發(fā)生，而與酸性H2CO3

9、H2SiO3無關(guān)，不矛盾。五、達(dá)標(biāo)檢測(cè)： 1下列敘述正確的是（ ）A硅能與氯氣化合生成四氯化硅，碳也能與氯氣化合生成四氯化硅B硅酸鹽及其制品性質(zhì)穩(wěn)定，熔點(diǎn)高，都難溶于水C玻璃是由硅酸鈉、硅酸鈣和二氧化硅熔合成的晶體D氧化鋁陶瓷屬于新型無機(jī)非金屬材料，但它不是高溫結(jié)構(gòu)陶瓷2給下列溶液中通入CO2氣體，不可能產(chǎn)生沉淀的是 （ ） A氯化鈣和硝酸鋇的混合液 B稀的水玻璃C偏鋁酸鈉溶液 D碳酸鈉飽和溶液3應(yīng)用帶膠塞的玻璃試劑瓶保存的溶液是（ ）A燒堿 B 硫酸鈉溶液 C水玻璃 D 濃硫酸4純凈的碳酸氫鈣試樣在高溫下分解，當(dāng)剩余的固體物質(zhì)質(zhì)量為原試樣質(zhì)量一半時(shí)，碳酸氫鈣的分解率是（）A50B75C92.7D1005物質(zhì)A是一種高熔點(diǎn)化合物，不溶于H2SO4、硝酸，卻溶于氫氟酸；C是一種氣體；D是白色膠狀沉淀；E是白色固體。A、B、C、D、E之間的轉(zhuǎn)化如右圖，試推斷：A_；B_；C_；D_；E_。6有A、B、C、D四種含硅元素的物質(zhì)，它們能發(fā)生如下反應(yīng)：（1）C與燒堿溶液反應(yīng)生成A和水；（2）A溶液與鈣鹽溶液