教學(xué)目標(biāo):
【知識與技能】
1.了解硅元素在自然界中的存在形式;
2.知道二氧化硅的性質(zhì);
3.了解硅酸的性質(zhì)及制法,了解硅酸鈉的性質(zhì);
4.知道硅、二氧化硅的在信息技術(shù)、材料科學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用。
【過程與方法】
1.幫助學(xué)生學(xué)習(xí)運(yùn)用對比的方法來認(rèn)識物質(zhì)的共性和個(gè)性,促進(jìn)學(xué)生對新舊知識進(jìn)行歸納比較能力的發(fā)展。
2.通過硅及其化合物等內(nèi)容體現(xiàn)從物質(zhì)的結(jié)構(gòu)猜測物質(zhì)的性質(zhì),推出物質(zhì)的用途的思維過程,建構(gòu)“結(jié)構(gòu)――性質(zhì)――用途”學(xué)習(xí)的共同模式,。
3.本節(jié)多數(shù)內(nèi)容屬于了解層次,部分段落閱讀自學(xué),提高的閱讀能力、收集資料能力、自學(xué)能力和語言表達(dá)能力。
【情感態(tài)度與價(jià)值觀】
1.用硅給現(xiàn)代人類文明進(jìn)程所帶來的重大影響(從傳統(tǒng)材料到信息材料),為學(xué)生構(gòu)架一座從書本知識到現(xiàn)代科技知識和生活實(shí)際的橋梁。開闊學(xué)生眼界,提高科技文化素養(yǎng),理解更多的現(xiàn)代相關(guān)科學(xué)理論與技術(shù);
2.促進(jìn)學(xué)生逐漸形成正確的科學(xué)社會觀,學(xué)生認(rèn)識到“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”,關(guān)心環(huán)境,資源再生及研究、探索、發(fā)現(xiàn)新材料等與現(xiàn)代社會有關(guān)的化學(xué)問題,提高學(xué)生社會責(zé)任感。
【教學(xué)重點(diǎn)】二氧化硅的主要化學(xué)性質(zhì)。
【教學(xué)難點(diǎn)】二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)
【教學(xué)過程】
[導(dǎo)課]問題:
[問題]:請簡要閱讀課文后回答課文標(biāo)題中“無機(jī)非金屬材料的主角-硅”“主角”兩個(gè)字在這里的涵義是什么?(學(xué)生回答:硅含量僅次于氧,硅的氧化物和硅酸鹽構(gòu)成地殼的主要部分)展示投影:硅在地殼中的含量。
[問題]:硅又憑什么能做無機(jī)非金屬材料的主角呢?引出原子結(jié)構(gòu)來解釋。
請同學(xué)們翻到課本后的周期表查看硅在周期表的位置及結(jié)構(gòu)。
[板書] 第四章 非金屬元素及其化合物
[板書] §4-1無機(jī)非金屬材料的主角-硅
[講述]硅的氧化物及硅酸鹽構(gòu)成了地殼中的大部分巖石、沙子和土壤,約占地殼質(zhì)量90%以上。各種各樣的硅酸鹽和水、空氣和陽光構(gòu)成了人類及生物生存的根基。自古至今,在無機(jī)非金屬材料中,硅一直扮演著主角的角色。
[問題]碳和硅元素結(jié)構(gòu)上又和碳有什么不同?推測硅單質(zhì)的性質(zhì)有哪些?
[學(xué)生閱讀]P74中間自然段。
[回答]硅位于元素周期表ⅣA,與碳元素同族。原子最外層均有四個(gè)電子。硅同
碳元素一樣,其原子即不容易失去電子又不容易得到電子,主要形成四價(jià)的化合物。其中二氧化硅是硅的最重要的化合物!白钪匾比齻(gè)字是如何體現(xiàn)呢?接下來具體進(jìn)行了解二氧化硅有關(guān)性質(zhì)。
[板書]一、二氧化硅和硅酸
[投影]金剛石、晶體硅、二氧化硅的晶體模型及水晶標(biāo)本。
[講述]硅為親氧元素,在地球上硅主要是以熔點(diǎn)很高的氧化物及硅酸鹽形式存在;而碳主要形成石灰?guī)r和碳酸鹽礦物,碳的氧化物二氧化碳通過光合作用進(jìn)入以碳為骨架的有機(jī)世界。
[板書]1、二氧化硅(SiO2)
[講述]地球上天然二氧化硅成為硅石,約占地殼質(zhì)量的20%,存在形態(tài)有結(jié)晶性和無定性兩種。
[投影]二氧化硅晶體模型:
這種能說明什么問題呢?展示“鳥巢”工程圖片,產(chǎn)生一些聯(lián)想對網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)留下深刻印象。
[閱讀]科學(xué)視野。
[講解]將晶體硅結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)“硅-硅”共價(jià)鍵打開,并在其間夾入一個(gè)氧原子,就形成了二氧化硅的晶體。這樣,每個(gè)硅原子和四個(gè)氧原子以共價(jià)鍵結(jié)合,形成以該硅原子為中心的正四面體型結(jié)構(gòu),這種正四面體型結(jié)構(gòu)向空間伸展,就形成了具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的原子晶體。由于每個(gè)氧原子同時(shí)和兩個(gè)硅原子成鍵,所以二氧化硅晶體中,硅氧原子數(shù)之比為1:2,SiO2只表示一種比例關(guān)系,并不表示晶體中存在SiO2的小分子。
[展示]水晶與瑪瑙示意圖:
[講述]水晶―石英中無色透明的晶體;具有彩色環(huán)帶狀或?qū)訝畹姆Q為瑪瑙。二氧化硅可用來做光導(dǎo)纖維。
[投影]
[講述]石英可用來做石英鐘、石英表,耐高溫的石英玻璃;水晶可以用來制造電子工業(yè)中的重要部件、光學(xué)儀器、工藝品、眼鏡片等,含有有色雜質(zhì)的石英,還可用于制造精密儀器軸承,耐磨器皿和裝飾品等。這些應(yīng)用與二氧化硅的什么性質(zhì)有關(guān)?
[板書](1)物理性質(zhì):堅(jiān)硬、難溶固體
展示:瓶塞被粘住一個(gè)試劑瓶。要學(xué)生來打開。結(jié)果不能打開,引發(fā)學(xué)生討論。瓶塞被粘住的原因是什么?怎樣才能打開?引出SiO2的化學(xué)性質(zhì)。要學(xué)生找原因和對策。
展示:學(xué)校校友送給母校玻璃鏡面上字(圖片),字是怎樣弄上去的?引起學(xué)生討論。
[強(qiáng)調(diào)]酸性氧化物一般不與酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng),而二氧化硅卻能與氫氟酸發(fā)生反應(yīng),這也是工業(yè)上用氫氟酸雕刻玻璃的反應(yīng)原理。以上兩點(diǎn),屬二氧化硅的特性。由此,我們可總結(jié)出二氧化硅的主要化學(xué)性質(zhì)為:
[講解并板書]二氧化硅是不溶于水的酸性氧化物,與氫氧化鈉生成了硅酸鈉,而硅酸鈉是粘膠劑,將瓶塞與試劑瓶粘在一起。
[思考]已知玻璃中含有SiO2,而硅酸鈉又是一種粘合劑,回答為什么實(shí)驗(yàn)室中盛放堿液的試劑瓶用橡皮塞而不用玻璃塞?
(2)化學(xué)性質(zhì):
SiO2與CO2化學(xué)性質(zhì)的比較(學(xué)生做,教師補(bǔ)充)
物 質(zhì)
二氧化硅(SiO2)
二氧化碳(CO2)
與水反應(yīng)
與酸反應(yīng)
與堿反應(yīng)
與堿性氧化物反應(yīng)
與碳反應(yīng)
[板書] 1、酸性氧化物
SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O
SiO2+CaO CaSiO3
2、氧化性:SiO2+2C===Si+2CO(工業(yè)上用此反應(yīng)制粗硅,這就是“從沙灘到用戶”。
3、特殊性:SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O (怎樣保存HF?塑料瓶)
4、在高溫下與碳酸鹽的反應(yīng)(應(yīng)用于玻璃生產(chǎn))
SiO2 + Na2CO3 == CO2↑ + Na2SiO3
SiO2 + CaCO3 == CO2↑ + CaSiO3
[過渡]剛才我們提到二氧化硅不能溶于水得到相應(yīng)的酸――硅酸。那么,硅酸是怎樣的一種酸?它怎樣制得呢?下面我們就來學(xué)習(xí)這個(gè)問題。
[板書]2.硅酸(H2SiO3)
提出思考:硅酸(H2SiO3)能通過二氧化硅與水反應(yīng)制得嗎?為什么?
引入:硅酸
1、不溶于水,酸性比碳酸弱。
[實(shí)驗(yàn)4―1]試管中加入3~5mL Na2SiO3飽和溶液,滴入2~3滴酚酞試液,再用膠頭滴管逐滴滴入稀鹽酸,邊滴邊震蕩,至紅色變淺并接近消失停止,記錄現(xiàn)象。
現(xiàn)象
結(jié)論
化學(xué)方程式
Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓
2、制備:較強(qiáng)酸與可溶硅酸鹽溶液
Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓
Na2SiO3+H2O+CO2==H2SiO3↓+Na2CO3
硅酸是一種白色膠狀物質(zhì),不溶于水,受熱干燥失水。H2SiO3==H2O+SiO2
3、用途:硅膠多孔,吸附水份能力強(qiáng),常用作實(shí)驗(yàn)室和袋裝食品、瓶裝藥品等的干燥劑,也可以用作催化劑的載體。
展示干燥劑,小結(jié)硅酸用途
[講解]生成的H4SiO4叫原硅酸,是一種白色膠狀物質(zhì),不溶于水,在干燥的空氣中易失水變成硅酸。
[板書] H4SiO4====H2SiO3+H2O
[小結(jié)]略
[作業(yè)]P80-81 1、3、5、7
[反思]
附板書計(jì)劃:
第四章 非金屬元素及其化合物
第一節(jié) 無機(jī)非金屬材料的主角―硅
一、二氧化硅和硅酸
1、二氧化硅 ⑴物理性質(zhì):堅(jiān)硬、難溶固體 2.硅酸(H2SiO3)
⑵化學(xué)性質(zhì): ⑴不溶于水,酸性比碳酸弱。
酸性氧化物:SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O ⑵Na2SiO3+2HCl+H2O====H4SiO4↓+2NaCl
SiO2+CaO===CaSiO3 Na2SiO3+CO2+2H2O====H4SiO4↓+Na2CO3
氧化性:SiO2+2C===Si+2CO H4SiO4====H2SiO3+H2O
特殊性:SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O
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相關(guān)閱讀:[教學(xué)設(shè)計(jì)]用途廣泛的金屬材料