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第一節(jié) 無機(jī)非金屬材料的主角——硅
教材分析：
硅是帶來人類文明的重要元素之一，硅及其化合物是元素化合物知識的重要基礎(chǔ)知識。本節(jié)內(nèi)容不僅為形成化學(xué)基本觀念提供感性基礎(chǔ)，也為了解化學(xué)與生活，化學(xué)與社會發(fā)展，化學(xué)與技術(shù)進(jìn)步之間的密切關(guān)系提供了豐富的素材。
本節(jié)的主要內(nèi)容有硅在自然界中的存在形式、二氧化硅的性質(zhì)、硅酸鹽的性質(zhì)、硅及化合物的用途。在教學(xué)中可采用碳和硅（同一主族相鄰的兩種元素）進(jìn)行對比，突出它們的相似性與不同性。另外多運(yùn)用日常生活中的事例進(jìn)行教學(xué)，聯(lián)系生產(chǎn)生活的實(shí)際，充分利用實(shí)物、模型、彩圖、實(shí)物照片等形式，增強(qiáng)教學(xué)的直觀行，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生熱愛科學(xué)的情感。
教學(xué)目標(biāo)：
知識與技能
1、 了解硅的重要化合物的主要性質(zhì)，認(rèn)識硅及其化合物的主要用途。
2、 聯(lián)系生產(chǎn)生活實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生對知識的遷移能力。
過程與方法
1、 采用對比的方法，聯(lián)系碳、二氧化碳大等學(xué)生已有的知識、經(jīng)驗(yàn)來介紹硅、二氧化硅等新知識。
2、 運(yùn)用日常生活中事例進(jìn)行教學(xué)，增強(qiáng)教學(xué)的直觀性。
情感態(tài)度與價值觀
1、 認(rèn)識硅及其化合物的廣泛喲鷗鳥國土，體會化學(xué)的創(chuàng)造性與實(shí)用性，并關(guān)注化學(xué)有關(guān)的實(shí)際問題。
2、 利用實(shí)物、模型及學(xué)生自己手機(jī)的有關(guān)實(shí)物或照片，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生熱愛科學(xué)的情感。
3、 通過動手實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。
教學(xué)重點(diǎn)：
二氧化硅的性質(zhì)
教學(xué)難點(diǎn)：
硅酸鹽的豐富性和多樣性。
教學(xué)方法：
對比法、討論法、講授法
教學(xué)安排：（二課時）
第一課時：二氧化硅、硅酸
第二課時：硅酸鹽、單質(zhì)硅
教學(xué)過程：（第一課時）
[導(dǎo)入]美國的硅谷——位于美國西海岸加利福尼亞州北部舊金山南郊，圣克拉拉縣和圣胡安兩城之間的一條長４８公里，寬１６公里的長條形地帶上。由于它集中了全世界９0％以上的著名半導(dǎo)體公司（思科、英特爾、惠普、朗訊、蘋果） ，而半導(dǎo)體的基本元件是硅片，所以該地區(qū)被稱為“硅谷”。該地區(qū)客觀上成為美國高新技術(shù)的搖籃，
現(xiàn)在硅谷已成為世界各國半導(dǎo)體工業(yè)聚集區(qū)的代名詞。也是高新科技的象征。
[師]既然硅這么重要，那么他是如何存在，有些什么性質(zhì)呢？
[板書]§4-1無機(jī)非金屬材料的主角——硅
[師]主角，我們足以看出硅的地位。我們看課本P46 圖3-1，硅在地殼中的含量居第二，僅次與氧。
硅的氧化物及硅酸鹽構(gòu)成了地殼中大部分的巖石、沙子和土壤、約占地殼總量的90%以上。
[學(xué)生活動]看圖4-1
[師]大家在元素周期表中找到硅，并且寫出硅和碳的原子結(jié)構(gòu)示意圖。
[學(xué)生活動]
C Si
[師]它們最外層均為四個電子，既不容易得到也不容易失去，性質(zhì)穩(wěn)定。但他們卻是不可以忽視的：碳--統(tǒng)治了有機(jī)界：碳是構(gòu)成有機(jī)物的主要元素；硅—統(tǒng)治了無機(jī)礦物界：硅是構(gòu)成巖石與許多礦物的基本元素。下面我們的學(xué)習(xí)就圍繞著碳和硅的相似性進(jìn)行學(xué)習(xí)。
[學(xué)生活動]回顧碳的相關(guān)知識
存在 酸性氧化物 弱酸性質(zhì)
[師]閱讀課本P74-76頁內(nèi)容，從碳的性質(zhì)總結(jié)硅、二氧化硅、硅酸的性質(zhì)。
[學(xué)生活動]
[資料卡片] 在25℃和101kPa的條件下,由單質(zhì)生成1molCO2時放熱393.5kJ;而在同樣條件下,生成1molSiO2時放熱910.9kJ.放熱越多,其生成物通常越穩(wěn)定,可見SiO2比CO2更容易生成,而且更穩(wěn)定。
[思考] 比較碳、硅親合氧的能力及硅在自然存在形式？
[歸納] ①硅的親氧性強(qiáng)于碳的親氧性。
�、谝虼斯柙卦谘趸瘹夥瞻鼑牡厍蛏希柚饕許iO2及硅酸鹽形式存在。
[板書]1、二氧化硅 SiO2
[師]從課本P74-75的內(nèi)容，大家對二氧化硅進(jìn)行樹型分類？
[學(xué)生思考、書寫]
[展示]二氧化硅的結(jié)構(gòu)模型
[師]二氧化硅晶體，基本結(jié)構(gòu)單元是正四面體，每個Si結(jié)合4個O，每個O結(jié)合2個Si，形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。正是這種結(jié)構(gòu)，決定了其具有優(yōu)良的物理和化學(xué)性質(zhì)。
[思考與交流] 請根據(jù)SiO2的存在和應(yīng)用思考:
二氧化硅具有哪些物理性質(zhì)？化學(xué)穩(wěn)定性如何?你的根據(jù)是什么？SiO2的這些性質(zhì)是由什么決定的？
[學(xué)生活動]
[歸納、總結(jié)、板書]
�、� 物理性質(zhì)：熔點(diǎn)高、硬度大
�、� 用途：建筑材料、飾品、工藝品
③ 化學(xué)性質(zhì)：穩(wěn)定性好
[過渡]下面我們一起來看看SiO2的化學(xué)性質(zhì)，玻璃的主要成分是二氧化硅和硅酸鹽，我們通過其性質(zhì)，來看SiO2的性質(zhì)。
[師]我們可以用玻璃瓶來裝試劑：酸、堿、鹽，這可以看出其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不能夠跟一般的酸發(fā)生反應(yīng)，除HF外。
[板書]a、不與酸反應(yīng)，氫氟酸除外
SiO2＋4HF＝SiF4↑＋2H2O
用途：可以在玻璃上雕刻花紋等
[師]因?yàn)镠F酸可以和SiO2反應(yīng)，所以HF的保存就不能使用玻璃瓶，而用塑料或橡膠瓶，我們可以用這個性質(zhì)在玻璃上雕刻花紋，量器上雕刻刻度等。
[展示]裝有NaOH的試劑瓶
[思考]一般的試劑瓶都使用玻璃瓶塞，而這個試劑瓶使用的是橡膠塞，為什么？
[思考、討論]
[總結(jié)]我們開始將CO2和SiO2比較，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，即能與堿、堿性氧化物反應(yīng)。
[板書]b、與堿性氧化物反應(yīng)
C、與堿反應(yīng)
SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O
[師]正是因?yàn)槠淠芘cNaOH發(fā)生反應(yīng)，所以其瓶塞使用的是橡膠塞。
[過渡]CO2溶于水生成H2CO3，SiO2我們知道它是不能溶于水的，它有沒有對應(yīng)的酸呢？如何制取呢？
[思考]碳酸的制取，使用的是強(qiáng)酸制弱酸的方法，那么硅酸是不是也可以使用同樣的方法獲得呢？
[探究實(shí)驗(yàn)4-1]試管中取3ml Na2SiO3溶液，滴入2滴酚酞，逐滴加入稀HCl，邊加邊振蕩，至紅色變淺并接近消失時停止。
[學(xué)生活動]觀察、思考
[總結(jié)、歸納、板書]2、硅酸
實(shí)驗(yàn)過程：
現(xiàn)象：紅色消失，生成白色凝膠
結(jié)論：硅酸鈉轉(zhuǎn)化為硅酸
反應(yīng)：Na2SiO3＋2HCl＝H2SiO3(膠體)+2NaCl
[師]硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水后的到多空的硅酸干凝膠，稱為“硅膠”。硅膠多空，吸附水的能力強(qiáng)，常用作實(shí)驗(yàn)室和袋裝食品、瓶裝藥品的干燥劑，也可以作催化劑的載體。
[課堂練習(xí)]
1、下列各組物質(zhì)有關(guān)性質(zhì)關(guān)系的比較，正確的是（ ）
A.溶解性：CO2H2CO3
C.熔點(diǎn)：SiO2 > CO2（干冰） D.硬度： SiO2<CO2
2、要除去SiO2中的CaO雜質(zhì)，最適宜的試劑是（ ）
A、純堿溶液 B、鹽酸
C、硫酸 D、氫氧化鈉溶液
[總結(jié)]本節(jié)課我們主要學(xué)習(xí)了二氧化硅的存在、用途、性質(zhì)和硅酸的制取、用途。需要重點(diǎn)掌握二氧化硅的性質(zhì)和硅酸的制取。
板書設(shè)計(jì)：
§4-1無機(jī)非金屬材料的主角——硅
1、二氧化硅 SiO2
�、� 物理性質(zhì)：熔點(diǎn)高、硬度大
�、� 用途：建筑材料、飾品、工藝品
�、� 化學(xué)性質(zhì)：穩(wěn)定性好
a、不與酸反應(yīng)，氫氟酸除外
SiO2＋4HF＝SiF4↑＋2H2O
用途：可以在玻璃上雕刻花紋等
b、與堿性氧化物反應(yīng)
C、與堿反應(yīng)
SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O
2、硅酸
實(shí)驗(yàn)過程：
現(xiàn)象：紅色消失，生成白色凝膠
結(jié)論：硅酸鈉轉(zhuǎn)化為硅酸
反應(yīng)：Na2SiO3＋2HCl＝H2SiO3(膠體)+2NaCl
教學(xué)反思：
教學(xué)過程: (第二課時)
[復(fù)習(xí)引入] 上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了二氧化硅的性質(zhì)和用途和硅酸的制取用途。
對照它們之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，寫出相應(yīng)的方程式。
[學(xué)生活動]書寫相關(guān)的化學(xué)方程式。
[創(chuàng)設(shè)情境]在農(nóng)田的施肥中，如何才能使 ，K＋更大程度的吸收呢？聯(lián)系膠體的性質(zhì)進(jìn)行思考。
[學(xué)生活動]閱讀P77 ，科學(xué)視野。
[師]硅酸鹽巖石長期在水和大氣中二氧化碳侵蝕下，風(fēng)化為黏土，并且形成土壤膠體。土壤膠體帶負(fù)電，與 ，K＋等營養(yǎng)離子相結(jié)合，使土壤具有保肥作用。
土壤、巖石中都含有大量硅酸鹽，硅酸鹽在自然界中分布極廣，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，大多數(shù)不溶于水，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。
[展示]Na2SiO3溶液
[師]SiO2與NaOH反應(yīng)生成的Na2SiO3就一種最簡單的硅酸鹽，其能夠溶于水，水溶液俗稱為水玻璃，是制備硅膠和木材防火劑的主要原料。
[實(shí)驗(yàn)4-2]取兩個濾紙片，分別浸在水和水玻璃中，取出，放在酒精燈外焰上。
[學(xué)生活動]觀察、填表。
放入蒸餾水 放入Na2SiO3飽和溶液
現(xiàn)象
結(jié)論
[師]浸泡在Na2SiO3飽和溶液的濾紙不能燃燒，所以其可以作木材的防火劑。
[師]看圖4-8 應(yīng)用廣泛的硅酸鹽產(chǎn)品
[學(xué)生活動]閱讀課本P78-79內(nèi)容，填寫下表
[板書]
原料 生產(chǎn)設(shè)備 主要成分
水泥
玻璃
陶瓷
[師]以上我們介紹的是傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料，現(xiàn)在非金屬材料發(fā)展迅速，出現(xiàn)了許多具有特殊功能的材料。
介紹SiC、硅鋼、硅橡膠、新型陶瓷等內(nèi)容。
[學(xué)生活動]閱讀課本P79，單質(zhì)硅，完成下列問題。
[板書] (1)硅單質(zhì)的存在形式：有__________和 ________兩種。
(2)物理性質(zhì)：________________________________________。
(3)化學(xué)性質(zhì)：常溫下___________。
(4)硅的用途：高純硅是良好的_______材料,于制造集成電路、太陽能電池等。
[師]指導(dǎo)學(xué)生完成，并介紹相關(guān)內(nèi)容
[課堂練習(xí)]
1、熔融燒堿應(yīng)選用的器皿是（ ）
A.石英坩堝 B.普通玻璃坩堝
C．鐵制坩堝 D．陶瓷坩堝
2、生產(chǎn)水泥、普通玻璃都要用到的主要原料是（ ）
A.黏土 B.石灰石
C.純堿 D.石英
3、下列所列各物質(zhì)的用途中，不正確的是
A．石英砂：制玻璃、制單晶硅 B．硅膠：干燥劑、吸附劑、催化劑載體
C．碳化硅：砂紙、砂輪 D．硅酸：粘合劑、耐火材料
[總結(jié)]這節(jié)課我們主要學(xué)習(xí)了硅酸鹽和單質(zhì)硅的相關(guān)知識。需要重點(diǎn)掌握傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料水泥、玻璃、陶瓷的原料，生產(chǎn)過程和主要成分，以及硅做半導(dǎo)體的特性的用途。
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