高中化学 第一节 无机非金属材料的主角——硅(第1课时) 教案 教学设计

第四章非金属及其化合物
第一节无机非金属材料的主角——硅（第1课时）
【教学目标】
一、知识与技能
1.了解硅的存在形态、结构特点、物理性质及重要用途。

2.了解二氧化硅的结构特点，掌握二氧化硅晶体的物理性质、化学性质及重要用途。

3.了解并学会制备硅酸。

二、过程与方法
1.在碳和硅、二氧化碳和二氧化硅的性质比较活动中，体会分类、对比等学习方法。

2.在二氧化硅物理性质的学习中深化结构决定性质的学科思维。

3.在硅、二氧化硅的用途学习中，深入体会由用途分析性质的学科思想。

4.在硅酸的制备中，掌握强酸制备弱酸的原理及实验探究的方法。

三、情感态度与价值观：通过了解硅材料用途，体会硅在无机非金属材料中的主角地位，感悟科学技术的社会价值。

【教学重点】SiO
的性质、硅酸的制备、硅材料的重要用途
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和NaOH的反应，硅酸的制备
【教学难点】SiO
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【教学流程】
情景引入：【展示图片：沙子和芯片】这是普通的沙子，这是计算机芯片，它们之间有什么联系呢？请欣赏英特尔公司制作的视频：从沙子到芯片。

设问：沙子主要成分是SiO
，芯片主要成分是晶体Si；硅和二氧化硅可以说连接了整个世界，
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为什么这么说呢？它们具有什么样的性质和用途呢？我们一起来学习。

活动一：自主学习
课前预习，阅读课本。

1.P79 了解晶体硅的结构和物理性质? P74 认识地壳中硅的存在形态和含量？
2.P75 认识二氧化硅在自然界中的存在形态、基本结构单元和构成微粒？
小结：一、单质硅和半导体材料
1.晶体硅的结构类似金刚石，是正四面体空间网状结构。

2.硅的物理性质：晶体硅是带有金属光泽的灰黑色固体, 熔点高, 硬度大。

其导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。

过渡：利用半导体材料的性质，可制成硅芯片、硅太阳能电池，给人类生产生活带来极大的
便利。

3.硅的用途：硅芯片、硅太阳能电池……
4.硅在自然界中的存在：主要以熔点很高的氧化物及硅酸盐的形式存在。

二、二氧化硅
1.组成结构特点：SiO
晶体由硅原子和氧原子组成的四面体网状结构的晶体。

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2.自然界中的存在
天然的二氧化硅称作硅石，其中结晶形的二氧化硅叫做石英，当二氧化硅结晶完美时就形成了无色透明的水晶，若具有彩色环带状的称作玛瑙，还有一些石英微粒存在于沙子中。

活动二：合作探究——二氧化硅的性质
的存在形态和用途，推测物理性质和稳定性？
1.根据SiO
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分析：物理性质：熔点高,硬度大, 难溶于水。

化学稳定性好。

属于哪类物质？与初中学过哪种物质相似?这类物质具有哪些通2.从物质分类的角度，SiO
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具有什么性质？
性？从价态角度， SiO
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学生：类比二氧化碳的反应方程式，写出二氧化硅反应的有关方程式。

是一种难溶于水的酸性氧化物，能和碱、碱性氧化物反应。

小结：SiO
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3. 思考与交流：观察三幅图，分析差别及原因。

（提示：玻璃中含有SiO
，硅酸钠具有粘性。

）
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分析：玻璃中含有SiO2，磨砂的玻璃瓶口和瓶塞处SiO2与NaOH溶液反应生成黏性的
Na2SiO3，会之粘在一起，不易打开。

过渡：氢氟酸能强烈的侵蚀玻璃，那么反应的原理是什么呢？
的特性：与氢氟酸反应SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O （刻蚀玻璃）
小结：SiO
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过渡：研究物质的性质可以从类别定性，也可以从价态定性，从化合价角度分析二氧化硅应该具有什么性质呢？
小结：SiO
的弱氧化性：
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分析:我们终于知道了如何从二氧化硅来获得硅单质了，这在18世纪最初被科学家贝采尼乌斯发现，而这里制得的硅还是不纯净的，那如何获得高纯硅呢？
过渡:硅单质的制备还有一种很重要的加热仪器就是石英坩埚，主要成分也是二氧化硅，早在18世纪初也是由西方国家先发明的。

而高纯二氧化硅本身也是我们现代通讯不可或缺的材料，利用二氧化硅优良的光学性质制成的光导纤维，简称光纤，在我们上网时传输大量的信息。

过渡：二氧化硅难溶于水，也不能与水反应，那么硅酸，怎样制备呢？这种从未谋面的酸具有什么性质？活动三：实验探究——硅酸的制备
1.硅酸的制备
2.思考：久置的Na2SiO3溶液会产生乳白色浑浊,这是为什么呢？你能写出反应的方程式吗？
小结：三、硅酸
1.制取（可溶性硅酸盐与酸反应——强酸制弱酸）Na2SiO3+2HCl ＝2NaCl+H2SiO3↓
2.性质：难溶于水的弱酸（酸性比碳酸弱）
Na2SiO3＋H2O＋CO2＝Na2CO3＋H2SiO3 ↓
SiO32- ＋ H2O ＋ CO2 ＝ CO32-＋ H2SiO3 ↓
3.用途：硅胶可作干燥剂，催化剂的载体。

课堂小结：一、类比法学习二氧化硅的化学性质物质类别、价态分析性质
二、了解硅、二氧化硅、硅酸的用途
结构→性质→用途
三、硅酸的性质及制备
强酸制弱酸的原理
即：较强酸与较弱酸的可溶性盐溶液反应
既是制备方法也是比较酸性强弱的方法。