《二氧化硅》教案

《二氧化硅》教案
《二氧化硅》教案
教学目标（一）知识与能力：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质，掌握二氧化硅的化学性质
（二）过程与方法：1.通过结构决定性质、性质决定用途这一规律培养学生学习物质的思维。

2.通过二氧化硅与金刚石结构的的比较，二氧化硅与二氧化碳最外层电子排布的比较让学生认识到普遍性与特殊性的规律。

（三）态度情感价值观：1.让学生认识到结构决定性质、性质决定用途这一规律。

2.通过对二氧化硅用途的学习使学生认识到化学的魅力。

教学
重、难点教学重点：二氧化硅性质教学难点：二氧化硅的性质
教学过程[来源:Z 。

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k.Co m]【板书】第一节无机非金属材料的主角—-硅
第一课时--—二氧化硅
一、硅的存在
（1）含量
（2）存在形式
【讲解】这节课我们学习非金属及其化合物中无机非金属材料的主角—硅。

【硅元素在自然界中的分布】硅在地壳中的含量为26.3％，仅次于氧。

硅的化合物构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤,约占地壳质量的90%以上。

【问题1】请画出硅和碳的原子结构示意图。

单质硅的化学性质有什么结构特点？
【学生思考并回答】：
【教师总结】
+14 8
2 4 +6 4
2
碳和硅一样，最外层4个电子，其原子既不易失去也不易得到电子，主要形成四价的化合物，化学性质很稳定。

【问题2】回忆碳在自然界存在形态，联想硅的存在，硅元素以什么形态存在于自然界？【学生思考并回答】
【教师总结】从初中的学习我们知道碳能以多种碳的单质存在于自然界中。

但硅全是以化合态存在于自然界，自然界没有游离态的硅。

因为硅是一种亲氧元素，主要以二氧化硅及硅酸盐的形式存在于地壳的各种矿物和岩石里。

【板书】二、二氧化硅的结构及用途
【教师活动】展示二氧化硅的晶体结构。

【讲解】二氧化硅存在形态有结晶型和无定型。

结晶态二氧化硅是由硅和氧按1:2的比例缩组成的立体网状结构的晶体，独立一个单元结构出来就是一个硅和四个氧相连，同时一个氧与两个硅相连，硅在中心，四个氧4个在顶角，形成了四面体结构，故硅和氧的原子个数比为1:2。

因此二氧化硅是由原子构成的，没有分子式，SiO2只是用来表示二氧化硅的原子个数比。

【过渡】以上是二氧化硅的结构，那么它的存在形式又是怎样，有哪些用途呢?
【多媒体展示】水晶、玛瑙、沙子等图片
纯净的二氧化硅晶体又叫石英晶体，天然存在的主要成分是二氧化硅的有水晶、玛瑙、沙子等。

滚烫的二氧化硅熔浆侵入地壳空洞迅速冷却，外面快速冷却形成玛瑙，玛瑙一般有复杂的条纹等颜色，因为含有较多杂质。

里面缓慢冷却形成规则的水晶，故水晶一般没有杂质，无色的水晶最常见，有杂质会形成紫水晶、烟水晶等。

沙子的主要成分也是二氧化硅，其中也含有一些杂质从而显现颜色。

【问题】所以二氧化硅的用途有哪些?
【学生思考并回答】
沙子可以用作建筑材料，水晶玛瑙可以用作装饰品
【教师总结】对，除此之外，二氧化硅还可以用来做光导纤维
【多媒体展示】光导纤维图片
【讲解】用二氧化硅制作的石英基玻璃和人的头发丝差不多细，光再里面传播，所以可以用来通信。

二氧化硅还可以用来制作石英手表，还可以用作石英坩埚等、二氧化硅还是制作玻璃、陶瓷的重要成分。

【多媒体展示】石英坩埚、石英钟表图片
【板书】三、二氧化硅的性质
1.物理性质
【问题】我们已经知道了二氧化硅的用途，那么能不能推测二氧化硅的物理性质?
【学生思考并回答】
【板书】1.物理性质
色态：无色晶体
溶解性：不溶于水
熔点：高
硬度：大
【讲解】联想到沙子、水晶、玛瑙我们可以推测其物理性质。

其实也可以由二氧化硅的结构来推测，二氧化硅是立体网状结构。

我们之前学的金刚石也是立体网状结构，他们的硬、度熔沸点都是相似的。

【板书】2.化学性质科|网]
【问题4】思考二氧化硅与二氧化碳的性质比较，并举例写出二氧化碳作为酸性氧化物能发生反应的化学方程式。

【学生思考并书写】
【引入】二氧化碳是碳酸的酸酐，二氧化硅是硅酸的酸酐，根据二氧化碳的性质，你能知道二氧化硅的化学性质吗？
【板书】2.二氧化硅的化学性质
（1）酸性氧化物
与碱性氧化物(如CaO)反应：SiO2+CaO 高温
CaSiO3
与强碱反应(如NaOH)反应：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O[ 【过渡】硅酸（H2SiO3）能通过二氧化硅与水反应制得吗？为什么？
【学生思考并回答】
【板书】
注：二氧化硅不溶于水
【教师总结】二氧化硅是酸性氧化物，能与碱性氧化物反应生成盐以及强碱也能反应生成盐和水。

【问题】实验室盛放NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞,你知道是为什么吗?
【学生思考并回答】
【问题】实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸(HF)?
【板书】（2）与氢氟酸反应：SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O
玻璃很硬，玻璃中主要成分之一是二氧化硅，（展示量筒）量筒上的刻度就是用氢氟酸刻出来的。

【教师活动】展示被氢氟酸腐蚀的玻璃片
【板书】（3）弱氧化性
SiO2+2C高温Si+2CO↑
【讲解】二氧化硅和二氧化碳一样，硅元素和碳元素均为最高价态，由弱氧化性。

如：CO2+C高温2CO，则也有：SiO2+2C高温Si+2CO↑
【板书】（4）与盐反应
SiO2+Na2CO3高温NaSiO3+CO2↑
【讲解】反应原理是什么？是否是强酸制弱酸？
【自主练习】根据已有知识填写下列关于CO2和SiO2的对比表（写出有关反应的化学方程式）。

二氧化碳二氧化硅
化学[来性质
与水反应[来
源:学科ZXXK]
CO2+H2O H2CO3不反应与酸反应不反应SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O
与NaOH反应
CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
与CaO反应CO2+CaO=CaCO3SiO
2+CaO
高温
CaSiO3
与还原剂反应CO
2+C
高温
2CO SiO2+2C高温Si+2CO↑【教师总结】硅酸能否用二氧化硅和水反应制取？
【学生思考并回答】不能
【教师总结】不能，SiO2不溶于水，所以硅酸只能通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制得。

见下节课硅酸盐内容的学习。

板书设计
第一节无机非金属材料的主角—-硅
第一课时--—二氧化硅一、硅的存在
（1）含量
（2）存在形式
二、二氧化硅的结构及用途
三、二氧化硅的性质
1.物理性质
色态：无色晶体
溶解性：不溶于水
熔点：高
硬度：大
2.化学性质
（1）酸性氧化物
与碱性氧化物(如CaO)反应：SiO2+CaO 高温
CaSiO3
与强碱反应(如NaOH)反应：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O[ 注：二氧化硅不溶于水
（2）与氢氟酸反应：SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O
（3）弱氧化性
SiO2+2C高温Si+2CO↑
（4）与盐反应
SiO2+Na2CO3高温NaSiO3+CO2↑。