无机非金属材料的主角——硅教案

第四章第一节无机非金属材料的主角——硅

教材分析：

硅是带来人类文明的重要元素之一，硅及其化合物是元素化合物知识的重要基础知识。本节内容不仅为形成化学基本观念提供感性基础，也为了解化学与生活，化学与社会发展，化学与技术进步之间的密切关系提供了丰富的素材。

本节的主要内容有硅在自然界中的存在形式、二氧化硅的性质、硅酸盐的性质、硅及化合物的用途。在教学中可采用碳和硅（同一主族相邻的两种元素）进行对比，突出它们的相似性与不同性。另外多运用日常生活中的事例进行教学，联系生产生活的实际，充分利用实物、模型、彩图、实物照片等形式，增强教学的直观性，激发学生的学习兴趣，培养学生热爱科学的情感。

一、教学目标：

知识与技能

1、了解硅的重要化合物的主要性质，认识硅及其化合物的主要用途。

2、联系生产生活实际，培养学生对知识的迁移能力。

过程与方法

1、采用对比的方法，联系碳、二氧化碳大等学生已有的知识、经验来介绍硅、二氧化硅

等新知识。

2、运用日常生活中事例进行教学，增强教学的直观性。

情感态度与价值观

1、认识硅及其化合物的广泛用途，体会化学的创造性与实用性，并关注化学有关的实际

问题。

2、利用实物、模型及学生自己手机的有关实物或照片，激发学生的学习兴趣，培养学生

热爱科学的情感。

3、通过动手实验，培养学生实事求是的科学态度。

二、教学重点：

二氧化硅的性质

教学难点：

硅酸盐的丰富性和多样性。

教学方法：

对比法、讨论法、讲授法、实验法

教学过程：

[导入]水晶与沙子的故事。

[师]说起硅，大家应该都不陌生、美国的硅谷——位于美国西海岸加利福尼亚州北部旧金山南郊，圣克拉拉县和圣胡安两城之间的一条长４８公里，宽１６公里的长条形地带上。由于它集中了全世界９0％以上的著名半导体公司（思科、英特尔、惠普、朗讯、苹果），而半导体的基本元件是硅片，所以该地区被称为“硅谷”。该地区客观上成为美国高新技术的摇篮，现在硅谷已成为世界各国半导体工业聚集区的代名词。也是高新科技的象征。

[师]既然硅这么重要，那么它是如何存在，有些什么性质呢？

[板书]4-1无机非金属材料的主角——硅

[师]主角，我们足以看出硅的地位。我们看课本P46图3-1，硅在地壳

中的含量居第二，仅次与氧。

硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤、约

占地壳总量的90%以上。

[学生活动]看图4-1

[师]大家在元素周期表中找到硅，并且写出硅和碳的原子结构示意图。

[学生活动]

C Si

[师]它们最外层均为四个电子，既不容易得到也不容易失去，性质稳定。但他们却是不可以忽视的：碳--统治了有机界：碳是构成有机物的主要元素；硅—统治了无机矿物界：硅是构成岩石与许多矿物的基本元素。

下面我们的学习就围绕着碳和硅的相似性进行学习。

[学生活动]回顾碳的相关知识

存在形式酸性氧化物弱酸

[师]阅读课本P74-76页内容，思考并比较碳、硅亲合氧的能力及硅在自然存在形式？

[归纳] ①硅的亲氧性强于碳的亲氧性。

②因此硅元素在氧化气氛包围的地球上，硅主要以SiO2及硅酸盐形式存在。

[板书]1、二氧化硅SiO2

[师]从课本P74-75的内容，大家对自然界中二氧化硅的存在形式进行树型分类。

[学生思考、书写]

[展示]二氧化硅的结构模型

[师]二氧化硅晶体，基本结构单元是正四面体，每个Si结合4个O，

每个O结合2个Si，形成空间网状结构。

正是这种结构，决定了其具有优良的物理、化学性质以及广泛

的用途。

[展示] SiO2的用途

[思考与交流]请根据SiO2的存在和用途思考:

二氧化硅具有哪些物理性质？化学稳定性如何?你的根据是什么？

SiO2的这些性质是由什么决定的？

[学生活动]

[归纳、总结、板书]

①物理性质：不溶于水、熔点高、硬度大

②用途：建筑材料、饰品、工艺品

③化学性质：稳定性好

[过渡]前面所说碳元素和硅元素有一定的相似性，其氧化物也不例外，那么下面我们就一起来通过对比CO2和SiO2，探索SiO2的化学性质。

[学生活动]回顾CO2的性质并写出相关的化学方程式

与水：CO2+H2O ＝H2CO3

与碱性氧化物：CO2+CaO ＝CaCO3

与碱：CO2+2NaOH ＝Na2CO3

[总结]通过CO2和SiO2的比较我们可以知道，CO2是酸性氧化物，SiO2也是酸性氧化物，所以其具有酸性氧化物的通性，即能与碱、碱性氧化物反应。

[师]下面我们就一起来做NaOH 与SiO 2反应的实验。

[展示]装有NaOH 的试剂瓶（瓶塞故意用玻璃塞）

学生和老师共同发现问题：瓶塞打不开！原因是为什么呢？

[板书] a 、与碱反应

SiO 2＋2NaOH ＝Na 2SiO 3＋H 2O

b 、与碱性氧化物反应

32CaSiO CaO SiO =+高温

[展示]实验室正确的盛装NaOH 溶液的试剂瓶。

[师]正是因为其能与NaOH 发生反应，所以其瓶塞使用的是橡胶塞。

[师]我们可以用玻璃瓶来装试剂：酸、碱、盐，这可以看出其化学性质稳定，不能够跟一般的酸发生反应，除HF 外。

[展示] 在玻璃上雕刻花纹的图片。

[师] 这就是SiO 2的特性，与HF 的反应。

[板书]c 、不与酸反应，氢氟酸除外

SiO 2＋4HF ＝SiF 4↑＋2H 2O

[师]因为HF 酸可以和SiO 2反应，所以HF 的保存就不能使用玻璃瓶，而用塑料或橡胶瓶，我们可以用这个性质在玻璃上雕刻花纹，量器上雕刻刻度等。

[过渡]CO 2溶于水生成H 2CO 3，SiO 2我们知道它是不能溶于水的，它有没有对应的酸呢？如何制取呢？

[思考]碳酸的制取，使用的是强酸制弱酸的方法，那么硅酸是不是也可以使用同样的方法获得呢？

[探究实验4-1]试管中取3mL Na 2SiO 3溶液，滴入2滴酚酞，逐滴加入稀HCl ，边加边振荡，至红色变浅并接近消失时停止。

[学生活动]观察、思考

[总结、归纳、板书]2、硅酸

实验过程：

现象：红色消失，生成白色凝胶

结论：a 、Na 2SiO 3溶液呈碱性；b 、可溶性硅酸盐与盐酸反应生成不溶于水的白色胶状硅酸。 反应：Na 2SiO 3＋2HCl ＝H 2SiO 3(胶体)+2NaCl

[师]分析以上制取原理，若将CO 2通入 Na 2SiO 3溶液中有何现象? (温馨提示: 碳酸的酸性强于硅酸的酸性)

[师]硅酸凝胶经干燥脱水后得到硅酸干凝胶，称为“硅胶”。硅胶多孔，吸附水的能力强，常用作实验室和袋装食品、瓶装药品的干燥剂，也可以作催化剂的载体。

[课堂小结]

[课堂练习1.地壳中含量第一和第二的两种元素所形成的化合物不具有的性质（ ）

A.熔点很高

B.与水反应生成对应的酸

C.可与烧碱反应生成盐

D.坚硬

2.赏心悦目的花瓶图案是用下列物质的一种对玻璃进行刻蚀而形成的,这种物质是（ ）

A.盐酸

B.氢氟酸

C.烧碱

D.纯碱

3.要除去SiO 2中混有的少量CaO 杂质，最适宜的试剂是 ( )