硅和二氧化硅教案

●教学目标

1.使学生了解硅的结构特点、性质、用途、存在及制备方法。

2.使学生了解二氧化硅的存在、性质和用途。

3.培养学生对知识归纳、总结和探究的能力。

●教学重点

硅和二氧化硅的化学性质

●教学难点

培养学生对知识的归纳、总结和探究的能力

●课时安排

一课时

●教学方法

引导、探究、对比、练习

●教学用具

投影仪

两条干燥的布条或线绳（其中一条在硅酸钠溶液中预先浸过）、酒精灯、火柴

●教学过程

［引言］请大家看课本彩图中的硅单质照片。

［师］别看它看起来灰溜溜，它自己及它的化合物的作用却是大得很。大到高科技领域，小到我们的周围，到处都有硅及其化合物的踪影。当今电子工业的飞速发展，更是与人们对硅的性质的认识息息相关。本节课，我们就来学习硅及其化合物的有关知识。

［板书］第二节硅和二氧化硅

［过渡］首先，我们来认识一下元素含量居于自然界第二的硅单质的性质。

［板书］一、硅（si）

［师］请大家阅读课本p145的第一、二自然段，总结出硅的存在形态、结构特点、物理性质等方面的内容。

［学生阅读］

［问］硅元素以什么形态存在于自然界？硅元素主要存在于什么物质里？

［生］硅以化合态存在于自然界，硅元素主要存在于地壳的各种矿物和岩石里。

［问］硅有几种同素异形体？分别是什么？

［生］硅有晶体硅和无定形硅两种同素异形体。

［问］为什么晶体硅的熔沸点高、硬度大？

［生］因为它的结构类似于金刚石。

［问］硅的导电性怎样？

［生］介于金属与非金属之间，是半导体。

［师］很好。以上内容我们可总结如下：

［板书］以化合态存在于自然界，有两种同素异形体。

（1）物理性质：熔、沸点高，硬度大，半导体。

［过渡］那么，硅单质的化学性质又有哪些？其与同主族的碳相比，是否一样？下面，我们就来学习这个问题。

［板书］（2）化学性质

［师］请大家根据初中所学知识回答，碳单质有哪些化学性质？

［生］碳单质在常温下性质稳定，高温时可与氧气等活泼非金属反应。在化学反应中常做还原剂。

［师］回答得很好。那么，硅的性质是否也如此呢？请大家阅读课本p146第一自然段进行总

结。

［学生阅读后回答］

常温下，硅的化学性质不活泼，除氟气、氢氟酸和强碱外，硅不跟其他物质，如氧气、氯气、硝酸、硫酸等起反应。加热时，能跟一些非金属反应，如它能和氧气反应生成二氧化硅。［师］对。我们可把上述硅单质的化学性质归纳如下：

［讲解并板书］常温下性质稳定

si+2f2====sif4 si+4hf====sif4+2h2↑

si+2naoh+h2o====na2sio3+2h2↑ si+o2 sio2

［过渡］物质的用途由其性质决定，硅的这些性质决定了硅什么样的用途呢？请大家阅读课本p146第二自然段和课本p147选学内容“硅的用途”。

［板书］（3）硅的用途

［学生阅读后回答］可以用来制集成电路、晶体管、硅整流器、太阳能电池，还可以用来制造变压器铁芯及耐酸设备等。

［师］回答得很好。不过，大家需要知道的是，电子工业上所用的硅，都是纯度很高的硅，而由我们刚才所学知识知道，自然界没有单质硅存在。那么，我们怎样制取硅呢？请大家看课本后回答。

［板书］（4）硅的制法

［学生看书后回答］我们使用的硅，都是从硅的化合物中提取的。工业上用碳和二氧化硅在高温下反应制取硅。

［师］注意！上述反应中的产物是一氧化碳，而不是二氧化碳。另外，通过上述反应所制得的硅只是粗硅，用做半导体材料时，还需将其提纯。

［过渡］硅在常温下性质稳定，但在受热条件下可与氧气反应生成二氧化硅。接下来，我们来学习硅的最高价氧化物——二氧化硅的性质。

［板书］二、二氧化硅（sio2）

［问］二氧化硅与二氧化碳都是第ⅳa族元素形成的最高价氧化物，它们的性质是否相同呢？请大家回忆我们初中学过的二氧化碳的性质，并从物理性质和化学性质两方面回答。［生］二氧化碳的物理性质是：常温常压下是无色无味的气体，能溶于水，密度比空气大。化学性质是：本身不燃烧，一般情况下也不支持燃烧，能与水反应生成碳酸，能与碱反应，是酸性氧化物。

［师］大家回答得很流利。请问，有没有固体的二氧化碳？

［生］有！固体的二氧化碳叫干冰。

［师］干冰可以用来人工降雨，为什么？

［生］因为干冰有易升华的性质。

［师］那么，二氧化碳所具有的物理性质二氧化硅是否具有呢？请大家看课本有关内容，比较二氧化碳与二氧化硅的物理性质。

［板书］（1）物理性质

［学生看书后回答］二氧化硅与二氧化碳的物理性质差别很大，它是一种坚硬难熔的固体，不溶于水。

［板书］坚硬难溶的固体，不溶于水。

［过渡］二氧化硅的化学性质与二氧化碳相比，是不是也有这么大的差异呢？请大家阅读课本有关内容，并填写下表。

［板书］（2）化学性质

与水反应

与酸反应

与碱反应

与碱性氧化物反应

与碳反应

［找一个同学把答案填写在胶片上，不足部分由教师和学生共同补充］

注：［上表答案］

sio2+4hf====sif4↑+2h2o不反应

［师］从上表可以看出，二氧化硅能与碱反应生成相应的盐和水，是一种酸性氧化物，它不能溶于水得到相应的酸——硅酸。

酸性氧化物一般不与酸发生化学反应，而二氧化硅却能与氢氟酸发生反应，这也是工业上用氢氟酸雕刻玻璃的反应原理。以上两点，属二氧化硅的特性。

由此，我们可总结出二氧化硅的主要化学性质为：

［讲解并板书］不溶于水的酸性氧化物，能与氢氟酸反应。

［问题探究］为什么实验室中盛放碱液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞。

［生］因为玻璃中含有sio2，sio2是酸性氧化物，能和碱起反应，容易使玻璃瓶塞和瓶颈粘在一起而不能打开。

［师］很正确。

［过渡］二氧化硅广泛存在于自然界中，与其他矿物共同构成了岩石，天然二氧化硅也叫硅石。砂子的主要成分就是二氧化硅，石英的主要成分也是二氧化硅，水晶是纯度较高的二氧化硅。请大家看课本有关内容，了解它们的用途。并总结出来。

［板书］（3）用途

［学生看书后回答］二氧化硅可用来做光导纤维；石英可用来做石英钟、石英表，耐高温的石英玻璃；水晶可以用来制造电子工业中的重要部件、光学仪器、工艺品、眼镜片等，含有有色杂质的石英，还可用于制造精密仪器轴承，耐磨器皿和装饰品等。

［师］大家回答得很全面。

［师］确实，二氧化硅在日常生活、生产和科研等方面有着重要的用途，但有时也会对人体造成危害，使人患硅肺病，请大家阅读课本p148“二氧化硅粉尘的危害”的内容。

［学生阅读后］

［师］希望大家努力学习，并能在将来发明和创造一些新的技术，新的设备以控制空气中粉尘的含量，从而为人类的健康和生存环境做出贡献。

［过渡］刚才我们提到二氧化硅不能溶于水得到相应的酸——硅酸。那么，硅酸是怎样的一种酸？它怎样制得呢？下面我们就来学习这个问题。

［板书］三、硅酸（h2sio3）

［师］从上一节我们比较同主族元素的性质知道，硅酸是一种比碳酸还要弱的酸，它不溶于水，不能使指示剂变色，是一种白色粉末状的固体。

［板书］不溶于水，酸性比碳酸弱。

［师］硅酸可通过可溶性硅酸盐与酸反应得到，如：

［讲解］生成的h4sio4叫原硅酸，是一种白色胶状物质，不溶于水，在干燥的空气中易失水变成硅酸。硅酸在加热条件下会进一步失水得到二氧化硅。

［板书］ h4sio4====h2sio3+h2o h2sio3 sio2+h2o

［过渡］刚才我们提到的硅酸钠，是一种可溶性的硅酸盐，而其他硅酸盐多数是不溶于水的。硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分，自然界中存在的各种天然硅酸盐矿物，约占地壳质量的5%。

［板书］四、硅酸盐

［师］请大家看以下实验。