《无机非金属材料的主角——硅》第一课时参考教案
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重 点 突 破 锁定高考热点 探究规律方法 熔沸点高，硬度大，其中金刚石为硬度最大的物质。 2．一般情况，非金属元素单质为绝缘体，但硅为半导体，石墨为电的良导体。 3．一般情况，较强氧化剂＋较强还原剂===较弱氧化剂＋较弱 还原剂，而碳却能还原出比它更强的还原剂：SiO 2＋2C===== 高温Si ＋2CO ↑，FeO ＋C===== 高温Fe ＋CO ↑。 4．硅为非金属，却可以和强碱溶液反应，放出氢气： Si ＋2NaOH ＋H 2O===Na 2SiO 3＋2H 2↑。 5．一般情况，较活泼金属＋酸===盐＋氢气，然而Si 是非金属，却能与氢氟酸发生反应：Si ＋4HF===SiF 4↑＋2H 2↑。 6．一般情况，碱性氧化物＋酸===盐＋水，SiO 2是酸性氧化物，却能与氢氟酸发生反应：SiO 2＋4HF===SiF 4↑＋2H 2O 。 7．一般情况，较强酸＋弱酸盐===较弱酸＋较强酸盐。虽然酸 性：H 2CO 3＞H 2SiO 3，却能发生如下反应：Na 2CO 3＋SiO 2===== 高温Na 2SiO 3＋CO 2↑。 8．一般情况，非常活泼金属(Na 、K 等)才能够置换出水中的氢， 但C ＋H 2O(g)=====高温CO ＋H 2 。 9．一般情况，非金属氧化物与水反应生成相应的酸，如SO 3＋H 2O===H 2SO 4，但SiO 2不溶于水，不与水反应。 题组训练
1．某短周期非金属元素的原子核外最外层电子数是次外层电子数的一半，该元素() A．在自然界中只以化合态的形式存在 B．单质常用作半导体材料和光导纤维 C．最高价氧化物不与酸反应 D．气态氢化物比甲烷稳定 解析该短周期非金属元素为Si，硅在自然界中只以化合态形式存在，A项正确；单质硅可用作半导体材料，而光导纤维的主要成分是SiO2，B项错误；Si的最高价氧化物为SiO2，其可以与氢氟酸反应，C项错误；由于非金属性Si 一、硅( silicon) 单质 1、存在形态：有晶体硅和无定形硅两种同素异形体 2、晶体结构：正四面体形 3、物理性质：灰黑色具有金属光泽的固体、熔点高、硬度大、质脆、导电性介于导体和绝缘体之间，是好的半导体材料。 4、化学性质 (1) 常温下的反应： 非金属单质：Si+2F2==SiF4 酸：Si+4HF==SiF4↑+2H2↑ 碱：Si+2NaOH +H2O == Na2SiO3+2H2↑ (2) 高温下的反应： Si+O2高温SiO2 Si+2Cl2高温SiCl4 5、硅的制备 (1) 工业上制粗硅 SiO2 + 2C 高温Si+2CO ↑ 石英砂焦炭电炉中粗硅 (2) 由粗硅制纯硅 Si+2Cl2高温SiCl4 SiCl4+2H2高温Si+4HCl ［思考］常温下，单质碳、硅的化学性质都不活泼，为什么碳在自然界中有稳定的单质（金刚石）存在，而硅却没有，说明了什么？ 单质硅的化学性质虽然稳定，但硅是一种亲氧元素，硅原子和氧原子的结合非常牢固，形成的二氧化硅或硅酸盐中的硅氧化学键非常牢固，硅氧键一旦形成就很难被破坏，所以，自然界中硅都是以二氧化硅或硅酸盐的形式存在，没有游离态的硅。 二、二氧化硅和硅酸 1、二氧化硅(SiO2 ) (1) 存在SiO2是硅的重要化合物。地球上存在的天然二氧化硅约占地壳质量的12％，其存在形态有结晶形和无定形两大类，通称硅石。 (2) 用途结晶型：石英玛瑙水晶。无定形：硅藻土 ①、制光导纤维 ②、石英玻璃制化学仪器 ③、石英表、石英钟 ④、水晶制光学仪器和工艺品 ⑤、玛瑙制精密轴承和装饰品 (3)物理性质：熔点高，硬度大的固体、不溶于水，纯净的SiO2晶体无色透明 人教版高一化学上册必修一《离子反应》教案教案【一】 教学准备 教学目标 一、知识与技能 1、理解离子反应的概念， 2、掌握离子方程式的书写步骤，复分解型离子反应发生的条件 二、过程与方法 通过自学课文及练习，掌握离子方程式的书写方法。 三、情感态度与价值观 *投入，体验透过现象，发现本质的科学研究过程。 教学重难点 【教学重点】离子方程式的书写，离子反应发生的条件。 【教学难点】离子方程式的书写。 教学过程 1、离子反应--有离子参加的反应 设问： 1.BaCl2溶液能与CuSO4溶液反应而NaCl溶液却不能，试分析原因。 2.在实验“2”的滤液中存在大量的Cl-和Cu2+,能否用实验证明请简单设计。 BaCl2溶液与CuSO4溶液混合 反应本质：Ba2++SO2-4==BaSO4↓ CuCl2溶液与AgNO3溶液混合 反应本质：Ag++Cl-==AgCl↓ AgNO3与NaCl反应动画。请点击画面 2、离子反应方程式： --上述用实际参加反应的离子符号表示离子反应的式子叫做离子方程式 3、离子方程式的书写 ①“写”,写化学方程式 ②“拆”,把易溶于水且易电离的物质写成离子形式，其他物质写化学式。如单质、沉淀、气体、难电离物质、氧化物等。 ③“删”,删去两边没反应的离子， ④“查”,检查方程式两边各元素、原子个数和电荷数是否守恒。 离子方程式书写步骤请点击观看 应该改写成离子形式的物质： 易溶于水、易电离的物质：a、强酸：HCl、H2SO4、HNO3等;b、强碱：KOH、NaOH、Ba(OH)2.Ca(OH)2是微溶物，一般在反应物中存在于溶液中，写成离子形式，而为生成物时一般是沉淀，写沉化学式。 c、可溶性盐：请学生课后复习溶解性表。 仍用化学式表示的物质： a、难溶的物质：Cu(OH)2、BaSO4、AgCl等 b、难电离的物质：弱酸、弱碱、水。 c、气体：H2S、CO2、SO2等 d、单质：H2、Na、I2等 e、氧化物：Na2O、Fe2O3等 写出离子方程式： ①在氢氧化钙溶液中滴加碳酸钠溶液 ②向氨水中通入氯化氢 ③氧化铜粉末加入稀硫酸 ④铁屑放入硫酸铜溶液 课后作业 限时：45分钟满分： 100分 一、选择题(每小题3分，共39分。) 1．下列关于硅和硅的化合物的叙述，不正确的是() ①二氧化硅的晶体结构与金刚石相似，都是立体网状结构 ②硅是地壳中含量最多的非金属元素 ③晶体硅是良好的半导体材料 ④二氧化硅是制造光导纤维的重要原料 ⑤SiO2分子是由两个氧原子和一个硅原子组成的 ⑥SiO2是酸性氧化物，它可溶于水生成硅酸 A．①②⑥B．①⑤⑥ C．③④⑤⑥D．②⑤⑥ 2．下列说法正确的是() ①二氧化硅熔点很高，可用作耐高温材料，如高温下用石英坩埚熔融氢氧化钠 ②化学家采用玛瑙研钵研磨固体反应物进行无溶剂合成，玛瑙的 主要成分是硅酸盐 ③提前建成的三峡大坝使用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料 ④碳化硅俗称金刚砂，具有金刚石的结构，硬度大，可作砂轮的 磨料 ⑤太阳能电池可采用硅材料制作，其应用有利于环保、节能 A ．①②③ B ．②③④ C ．③④⑤ D ．②③⑤ 3．下列有关硅及其化合物的说法中正确的是( ) A ．在粗硅的制取中发生反应2C ＋SiO 2===== 高温2CO ↑＋Si ，硅被还原，所以碳的还原性大于硅的 B ．硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃 塞的试剂瓶中 C ．用SiO 2制取硅酸，应先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应，然 后通入CO 2 D ．由Na 2CO 3＋SiO 2=====高温CO 2↑＋Na 2SiO 3 可知，硅酸的酸性大于碳酸的 4.下列关于碳和硅的比较，正确的是( ) A ．它们的氧化物都能与水反应生成对应的酸 B ．碳和硅的最高正价都是＋4价 C ．硅元素在地壳中的含量占第二位，碳占第一位 D ．碳和硅在自然界的存在形式都是既有游离态也有化合态 5．材料与化学密切相关，表中对应关系错误的是( ) 教学案 课题金属的化学性质年级高中化学必修一 授课对象授课教师刘时间2016年月日 学习目标1、培养学生发现问题、分析问题、解决问题的综合能力 2、加深对基本的理解和对化学反应规律的认识 学习重点难点钠的物理性质和钠的氧化、铁的化学性质、Fe与水反应原理、铝和强碱的反应 教学过程 S (归纳) 第一节金属的化学性质 一、金属与非金属的反应 1、钠( sodium)的物理性质：银白色、有金属光泽的固体，是热和电的良导体，质软，密度小，熔点低。 2、钠与氧气的反应： (1) 缓慢氧化：4 Na＋O2＝＝2Na2O ［探究实验3-2］钠在空气中加热(2) 2Na +O2 △ Na2O2 ［科学探究］铝的性质探究 3、其它常见金属与非金属的反应 2Mg+O2点燃2MgO 4 Al＋3O2点燃 2 Al2O3 3Fe + 2O2点燃Fe3O4 规律小结：一般金属+O2金属氧化物3Fe + 2O2点燃Fe3O4 金属+Cl2最高价金属氯化物2Fe +3Cl2点燃2FeCl3 金属+S 低价金属硫化物Fe +S 点燃FeS 二、金属与酸和水的反应 ［观察实验3-3］钠与水反应 1、钠与水的反应：2 Na +2H2O ==2NaOH +H2↑ 2 Na +2H2O ==2NaOH +H2↑ 离子方程式：2Na +2H2O==2Na＋+2OH―+H2↑ 2、金属铁与水的反应：3Fe +4H2O (g) △ Fe3O4 +4H2 失2 e- 得2e- 3Fe + 2O2点燃Fe3O4 ［讲］除了能被氧气氧化外，金属还能被氯气、硫等具有氧化性的物质所氧化，生成相应的氯化物或硫化物。 ［概念］规律小结： 一般金属+O2金属氧化物 金属+Cl2最高价金属氯化物 金属+S 低价金属硫化物 例如：3Fe + 2O2点燃 Fe3O4 2Fe +3Cl2点燃2FeCl3 Fe +S 点燃FeS ［小结］本节课我们主要学习了金属钠与氧气在不同条件下与氧气反应和铝箔在空气中加热的反应情况。同时我们利用铝在空气中的化学特性，可以把铝制成日常用的铝制品。 钠与水反应 实验步骤： 1、用镊子取一小块钠置于滤纸上，吸干表面的煤油，用小刀切绿豆大的一粒，其余放回原瓶。 2、在小烧杯中加一小半水，并将切下的钠粒投入小烧杯中，观察实验现象 3、反应结束后向烧杯中滴入1-2滴酚酞试剂，观察溶液的变化。 ［观察］实验现象 现象解释 浮在水面上钠的密度比水小 熔成银白色小球钠是银白色金属，熔点低，且反应放热 小球四处游动并发出嘶嘶响声生成气体推动小球游动反应剧烈且放热 滴入酚酞溶液变红色有碱性物质生成［概念］1、钠与水的反应 2 Na +2H2O ==2NaOH +H2↑［问］从氧化还原角度分析反应 时间：45分钟分值：100分 一、选择题(每小题4分，共48分) 1 .我国成功地发射了嫦娥一号探测卫星，用来对月球土壤中14种元素的分布及含量进 行探测等。月球的矿产资源极为丰富，仅月球表层5cm厚的沙土中就含铁单质上亿吨，月 球上的主要矿物有辉石［CaMgSi 2O6卜斜长石［KAISi 3O8］和橄榄石［(Mg , Fe)2 SiO4 ］等，下列说法或分析不正确的是() A .辉石、斜长石及橄榄石均属于硅酸盐矿 B .斜长石的氧化物形式可表示为：K2O ? Al 2O3 ? 6SiO 2 C .辉石、斜长石和橄榄石都可用于冶炼金属 D .月球上有游离态铁是因为月球上铁的活动性比地球上铁的活动性弱 ［解析］铁的活动性是不会改变的，只是月球上没有氧气，故在月球上存在游离态铁。 ［答案］D 2 .下列关于硅及其化合物的叙述中，错误的是 A .硅是良好的半导体材料 咼温 B .二氧化硅能与石灰石反应：SiO2 + CaCO 3 =====CaSiO 3 + CO 2 f 咼温 C .可以用焦炭还原二氧化硅生产硅：SiO2 + 2C=====Si + 2CO f D .水泥的主要成分是Na2SiO3、CaSiO 3和SiO 2 ［解析］本题考查硅及其化合物。水泥的主要成分为硅酸三钙(3CaO ? SiO 2)、硅酸二钙(2CaO ? SiO 2)、铝酸三钙(3CaO ? Al 2O3)，而Na z SiO 3、CaSiO 3 和SiO 2 为玻璃的主要成分。 ［答案］D 3 .下列叙述中正确的是() A .进行H20和H 2S的热分解实验，可确定S、O两种元素的非金属性强弱 B .根据同浓度的NaCI和NaF溶液的pH，可确定F、CI两元素的非金属性强弱 第一节无机非金属材料的主角—硅（B） 一、选择题：（本小题共11小题，每小题5分，共55分） 1．下列说法正确的是（） A．SiO2溶于水显酸性 B．CO2通入水玻璃可得硅酸 C．SiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸 D．SiO2晶体中不存在单个SiO2分子 2．下列关于碳和硅的叙述中不正确的是（） A．金刚石和晶体硅都是原子晶体 B．地壳中硅元素比碳元素含量多 C．自然界里碳元素化合物比硅元素化合物种类多 D．碳和硅的氧化物都是分子晶体 3．下列说法正确的是（） A．SiO2溶于水显酸性 B．CO2通入水玻璃中可得到原硅酸 C．SiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸 D．因高温时SiO2与Na2CO3反应放出CO2，所以硅酸的酸性比碳酸强4．10g含有杂质的CaCO3和足量的盐酸反应，产生CO20.1mol，则此样品中可能含有的杂质是（） A．KHCO3和MgCO3B．MgCO3和SiO2 C．K2CO3和SiO2D．无法确定 5．下列物质中不与二氧化硅反应的是（） A．烧碱B．氢氟酸C．硝酸D．生石灰6．石墨炸弹爆炸时，能在方圆几百米范围内撒下大量的石墨纤维，造成输电线、电厂设备损坏。这是由于石墨（） A．有剧毒B．易燃、易爆C．能导电D．有放射性7．下列关于二氧化硅的说法中，错误的是（） A．二氧化硅也叫硅酐 B．二氧化硅分子由一个硅原子和两个氧原子构成 C．不能用二氧化硅跟水直接作用制取硅酸 D．二氧化硅既能与氢氟酸反应，又能与烧碱反应，所以它是两性氧化物8．纯净的碳酸氢钙试样在高温下分解，当剩余的固体物质质量为原试样质量一半时，碳酸氢钙的分解率是（） A．50％B．75％C．92.7％D．100％ 9．二氧化硅是酸酐的原因是（） A．它溶于水得相应的酸 B．它对应的水化物是可溶性强酸 C．它与强碱溶液反应只生成盐和水 D．它是非金属氧化物 10．下面关于硅的叙述中，正确的是（） A．硅的非金属性比碳强，只有在高温下才能跟氢气起化合反应 B．硅是构成矿物和岩石的主要元素，硅在地壳中的含量在所有的元素中居第一位 C．硅的化学性质不活泼，在自然界中可以以游离态存在 D．硅在电子工业中，是重要的半导体材料 11．证明生石灰中既混有石英，又混有石灰石的正确方法是（） A．加入过量的盐酸，观察是否有气泡冒出 B．加入过量的烧碱溶液，观察是否有固体溶解 C．加热至高温，观察是否有气泡冒出，是否有硅酸钙生成 D．先加过量的盐酸搅拌，观察是否有不溶物剩余及气泡出现；若有不溶物则滤出，投入到氢氧化钠溶液中看其是否溶解 二、填空题：（40分） 12．实验室中盛放碱液的试剂瓶不能用玻璃塞，是因为（用化学方程式表示）___________________________。 13．物质A是一种高熔点化合物，不溶于H 2SO4、硝酸，却溶于氢氟酸； C是一种气体；D是白色胶状沉淀；E是白色固体。A、B、C、D、E之间的 转化如右图，试推断： A．________；B．_______；C．_______；D．________；E．________。 14．有A、B、C、D四种含硅元素的物质，它们能发生如下反应： （1）C与烧碱溶液反应生成A和水；（2）A溶液与钙盐溶液反应生成白色沉淀D； 第四章非金属及其化合物 教学目的1： 1. 了解碳、硅及其重要化合物的主要性质，认识其在生产中的应用和对生态环境的影响。 2. 知道水泥、玻璃和陶瓷的主要化学成分、生产原料及其用途。 教学课时： 2.5课时 知识体系1 1. 硅及其化合物 ⑴碳和硅的比较 碳硅 位置、原子 结构示意图 第2周期第AⅣ族第3周期第AⅣ族 原子半径相对较小相对较大 成键特点难以得失电子，主要靠共价键 与其它原子结合晶体硅的结构与金刚石的结构相似，具有正四面体型结构的原子晶体 物理性质晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。 硅和锗是重要的半导体材料 化学性质 在高温和点燃下有强还原性 2C + O22CO C + O2CO2 3C + Fe2O32Fe + 3CO↑①加热条件下，能跟一些非金属单质起反应。 Si + O2 SiO2 Si + 2H2SiH4 ②常温下，不能强酸、强氧化性酸反应，只能与氟气、氢氟酸（HF）和烧碱等物质反应。Si + 2F2 == SiF4 Si + 4HF==SiF4 +H2↑ Si + 2NaOH + H2O == Na2SiO3 + 2H2↑ 工业制法SiO2 + 2C Si + 2CO↑ （焦炭在电炉中还原二氧化硅得到粗硅）粗硅提纯 后，可以得到可用作半导体材料的高纯硅。 用途作还原剂、吸附剂①作半导体材料晶体管、集成电路、硅整流器和太阳 能电池等； ②制合金：含硅4%的钢具有良好的导磁性——变压 器铁芯； 含硅15%左右的钢具有良好的耐酸性——耐酸设备 等。 22 SiO2 酸性氧化物CO2 酸性氧化物结构空间网状原子晶体分子晶体 物性熔点高，硬度大熔点低，硬度小 化学与H2O反 应 不反应，但仍是硅酸酸酐生成H2CO3是碳酸酸酐 与碱反应2NaOH+SiO2===Na2SiO3+H2O NaOH + CO2=== NaHCO3 2NaOH + CO2===Na2CO3+H2O（注意： NaOH与CO2的量不同，则产物不同）点燃 点燃 硅： ①元素符号：Si ②原子结构示意图： ③电子式： ④周期表中位置：第三周期ⅣA族 ⑤含量与存在：在地壳中的含量为26．3％，仅次于氧，在自然界中只以化合态存在 ⑥同素异形体：晶体硅和无定形硅 硅的物理性质和化学性质： （1）物理性质：晶体硅是灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体，它的结构类似金刚石，具有较高的沸点和熔点，硬度也很大，它的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。 （2）化学性质：化学性质不活泼 ①常温下，除与氟气、氢氟酸及强碱溶液反应外，与其他物质不反应 (雕刻玻璃) ②在加热条件下，能与氧气、氯气等少数非金属单质化合 (3)制备：在电炉里用碳还原二氧化硅先制得粗硅：，将制得的粗硅，再与Cl2反应后，蒸馏出SiCl4，然后用H2还原SiCl4可得到纯硅。有关的反应为： 。 碳族元素中碳和硅的一些特殊规律: 1.金刚石和晶体硅都是原子晶体，但金刚石不导电，晶体硅能导电．且金刚石的熔点(大于3550℃)比硅的熔点(1410℃)高；石墨是过渡型晶体或混合型晶体，也能导电。 2.碳和硅都能跟O2反应生成氧化物，碳的两种氧化物CO和CO2在常温下是气体，而硅的氧化物SiO2 在常温下是固体。 3.碳跟碱溶液不反应，而硅跟碱溶液能反应。 Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑ 4．碳在高温时能跟水蒸气反应，而硅不能。 C+H2O(g)CO+H2 5．碳跟氢氟酸不反应，而硅能跟氢氟酸反应。 Si+4HF==SiF4↑+2H2↑ 6．碳能被浓硫酸(或浓硝酸)氧化生成二氧化碳，但硅不能被浓硫酸(或浓硝酸)氧化。 C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O C+4HNO3(浓)4NO2↑+2H2O+CO2↑ 7．碳和硅都具有还原性，且硅的还原性比碳强，但在高温时碳能把硅从SiO2中还原出来。 2C+SiO2Si+2CO↑ 8．碳的氯化物都不能自燃，而SiH4能自燃。 SiH4+2O2==SiO2+2H2O 9．通常情况下，周态CO、CO2都是分子晶体，熔、沸点都很低；而SiO2是原子晶体，熔、沸点较高。 10．CO2溶于水且能跟水反应生成碳酸，SiO2却不能. 高一化学必修I 第1章第1节《走进化学科学》 【教学目标】 1.知识与技能目标 1．使学生知道化学是在分子层次上认识物质和制备新物质的一门科学。 2．让学生了解20世纪化学发展的基本特征和21世纪化学发展的趋势，明确现代化学作为中心学科在科学技术中的地位。 3．让学生了解现代化学科学的主要分支以及在高中阶段将要进行哪些化学模块的学习，以及这些课程模块所包含的内容。 4．使学生了解进行化学科学探究的基本方法和必要技能，让学生了解高中化学的学习方法。 2.过程与方法目标 1．培养学生的自学能力和查阅相关资料进行分析概括的能力。 2．通过探究课例培养学生学会运用观察、实验、比较、分类、归纳、概括等方法对获取的信息进行加工，同时训练学生的口头表达能力和交流能力。 3．通过对案例的探究，激发学生学习的主动性和创新意识，从而悟出学好化学的科学方法。 3.情感态度与价值观目标 1．通过化学史的教学，使学生认识并欣赏化学科学对提高人类生活质量和促进社会发展的重要作用。 2．通过化学高科技产品及技术介绍，激发学生的科学审美感和对微观世界的联想，激励学生培养自己的化学审美创造力。 3．介绍我国科学家在化学科学的贡献和成就，激发学生的爱国主义情感。 4．培养学生实事求是的科学态度，引导学生思考“化学与社会”、“化学与职业”等问题，激发学生的社会责任感，关注与化学有关地社会问题，引领学生进入高中化学的学习。【重点、难点】 使学生知道化学是在原子、分子层次上研究物质的。 【教学过程】 [电脑展示] Chemistry ----- What? Where? How? [引言] 通过初中化学课程的学习，我们已经了解了一些化学知识，面对生机勃勃、变化无穷的大自然，我们不仅要问：是什么物质构成了如此丰富多彩的自然界?物质是怎样形成的?物质是如何变化的？怎样才能把普通的物质转化成更有价值的物质?或许你也在思考，那就让我们一起来学习吧，相信通过今天的学习，你对化学会有一个全新的认识。 情景一：溶洞景观图片（其它图片可以自己收集补充） 《无机非金属材料的主角──硅》教学设 计 《无机非金属材料的主角──硅》教学设计 1．指导思想与理论依据 高中化学新课程着眼于学生发展、社会发展和学科发展的需要，强调密切联系社会生活实际，关注化学发展的前沿，注重化学与生活、社会、技术之间的相互影响和相互联系，高度重视实验与探究，倡导自主、探究、合作的学习方式。 因此，本节课在内容安排上突破传统的物质中心模式，不再追求元素化合物知识系统（存在、组成、结构、性质、制法、用途）的完整，而是注重STS教育，从学生已有的生活经验出发，引导学生学习身边的常见物质，将物质性质的学习融入有关的生活现象和社会问题的分析解决活动中，体现其社会应用价值。这样的学习顺序符合学生的认知规律，有利于学生的学习。 2．教学内容分析 （1）主要内容 本课时位于化学必修1的第四章第一节，主要内容是二氧化硅和硅酸。本节课的主线是： 本节课重点介绍了硅酸凝胶的制取方法、硅胶的用途以及二氧化硅的重要性质和用途。 （2）地位与作用 硅及其化合物作为非金属元素知识的开端，是在第三章“金属及其化合物”内容的基础上，继续进行关于元素化合物知识的学习和研究方法的训练，本节教学采用主线为“硅酸盐──硅酸──二氧化硅(硅的亲氧性)──硅单质(应用)”的纵向学习方法，有别于第三章的横向对比学习法，丰富了元素族概念及元素性质的递变规律的形成，为元素周期律、元素周期表的学习积累了丰富的感性材料，同时，也为以后学习选修模块2 “化学与技术”中的第三单元“化学与材料的发展”奠定了知识基础。 本节内容与生产生活、材料科学、信息技术等联系较为密切，知识面广，趣味性强，能使学生真正认识化学在促进社会发展，改善人类的生活条件方面所起的重要作用，全面地体现了化学学科的社会应用价值。通过本节的学习，有利于贯彻STS教育的观点，激发学生学习的兴趣，促进学生科学素养的提高。 （3）教材处理 本节课从生活中常见的干燥剂入手，创设问题情景，激发学生的学习兴趣和求知欲，进而主动接受学习任务；通过探究实验，体验硅酸的制取，进一步了解硅胶和变色硅胶；通过对比碳和硅原子结构的相同点和不同点，认识二氧化硅的结构，采用比较的方法学习SiO2的化学性质，并把硅及其化合物在信息技术、材料化学等领域的应用和发展融合在性质的介绍中，从而让生活在信息技术时代的学生体会到常见硅及其化合物知识的价值，深刻理解硅成为无机非金属材料的主角的原因，激发学生对材料科学的兴趣和求知欲望，全面体现化学课程的科学教育功能。 第四章非金属及其化合物 第一讲无机非金属材料的主角——硅 (计时：45分钟满分：100分) 一、选择题(本大题共10小题，每小题5分，共50分) 1．下列说法中，不正确的是() A．SiO2是酸性氧化物，但不与水反应 B．泡花碱属于盐类 C．明矾和漂白粉均可用于自来水的杀菌、消毒 D．玻璃和陶瓷都属于传统硅酸盐材料 解析明矾中的铝离子水解得到氢氧化铝胶体，其具有吸附作用，可以净水但不能杀菌、消毒；漂白粉具有强氧化性，具有杀菌、消毒作用。 答案 C 2．下列关于硅的说法中，不正确的是() A．硅是非金属元素，晶体硅是灰黑色有金属光泽的固体 B．硅的导电性能介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体 C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应 D．加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应 解析晶体硅虽然外形像金属(有金属光泽)，但实际上属于非金属；硅既有金属性，又有非金属性，其导电性能介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。硅的化学性质不活泼(尤其是在常温下)，但常温下仍能与氟气、氟化氢和NaOH溶液等发生反应，加热至一 定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属发生反应。 答案 C 3．下列离子方程式不正确的是() A．向烧碱溶液中通入过量的二氧化碳：2OH－＋CO2===CO2－3＋H2O B．向纯碱溶液中通入足量的二氧化碳：CO2－3＋CO2＋H2O===2HCO－3 C．向水玻璃中通入少量二氧化碳：SiO2－3＋CO2＋2H2O===H4SiO4↓＋CO2－3 D．向氢氧化钠溶液中加入硅：Si＋2OH－＋H2O===SiO2－3＋2H2↑ 解析向烧碱溶液中通入过量的CO2的离子方程式为OH－＋CO2===HCO－3，A项错误。 答案 A 4．有些科学家提出硅是“21世纪的能源”，这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。下列关于硅的说法不正确的是() A．高纯度的单质硅被广泛用于制作计算机芯片 B．硅可由二氧化硅还原制得 C．低温时硅与水、空气、盐酸、硝酸、硫酸不反应，但能与氢氟酸反应 D．自然界硅元素的贮量丰富，并存在大量的单质硅 解析自然界中无单质硅存在。 答案 D 无机非金属材料的主角——硅 硅元素简介 ?在元素周期表的位置：ⅣA族，在碳的下方 ?硅的化学性质：不易失也不易得电子，主要形成四价的化合物。亲氧元素 一、二氧化硅和硅酸 ?1、二氧化硅 （1）二氧化硅在自然界的多种存在形态水晶玛瑙 （2）二氧化硅晶体的结构flash动画 （2）物理性质熔点很高，质地坚硬，纯二氧化硅的透明度很高。 （3）化学性质很不活泼酸性氧化物 SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O（用HF刻蚀玻璃） SiO2+CaO ====（条件高温）CaSiO3SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O ?2、硅酸 （1）实验室制取硅酸Na2SiO3+2HCl=H2SiO3+2NaCl 思考：根据所观察的现象判断硅酸钠溶液有什么性质？ 硅酸具有什么物理、化学性质？ 为什么盐酸能与硅酸盐反应制取硅酸？ ?（2）硅酸的性质 物理性质不溶于水，浓度较小时形成硅酸溶胶， 浓度较大时形成软而透明、胶冻状的硅酸凝胶。 化学性质一种极弱的含氧酸，可溶于强碱溶液生成硅酸盐。 硅胶的形成及用途硅酸凝胶干燥脱水形成硅胶。 多孔——催化剂的载体吸水能力强——干燥剂 二、硅酸盐 ?1、硅酸盐概述 主要由硅、氧和金属组成的化合物的总称。一般不溶于水，化学性质稳定。 ?2、硅酸钠水溶液俗称水玻璃。可做肥皂填料、木材防火剂及黏胶剂。 实验：Na2SiO3的防火作用 ?3、土壤胶体胶体颗粒表面积大，带负电，有保肥作用 ?4、传统的硅酸盐材料陶瓷 ?玻璃主要原料：石英、碳酸钠、石灰石 ?水泥主要原料：粘土、石灰石 5、具有特殊功能的含硅材料 ?碳化硅：硬度大——砂轮、砂纸的磨料 ?硅钢：高导磁性——变压器铁芯 ?硅橡胶：在高温或低温下都能保持良好的弹性——制造火箭、导弹、飞机的零件；绝缘材料?分子筛：具有均匀微孔结构——吸附剂和催化剂 三、硅单质分无定形硅和晶体硅 1、晶体硅的性质结构类似金刚石灰黑色固体，有金属光泽 熔点高、硬度大、脆，导电性介于导体和绝缘体之间 常温下化学性质、不活泼 2、用途良好的半导体材料——计算机芯片、光电池（太阳能电池） 1 《氨硫酸硝酸》（第一课时）教学设计 一、教材分析 1、课标要求：通过实验了解氯、氮、硫、硅等非金属及其重要化合物的主要性质，认识其在生产中的应用和对生态环境的影响。讨论：自然界碳、氮循环对维持生态平衡的作用。 2、本节教材的地位和作用 《氨硫酸硝酸》选自人教版《化学1》（必修）第四章第四节，隶属课标中的第三部分“常见无机物及其应用”。 这一节之前学习了《硫和氮的氧化物》，而本节的硫酸、硝酸是硫、氮元素的最高价氧化物的水化物，是重要的含氧酸，氨是氮的氢化物，很好的巩固了前面所学内容。而非金属单质、氢化物、氧化物、含氧酸等构成某一非金属元素的知识体系，紧扣本章主题。氨有大多数非金属元素的氢化物所具有的性质，同时它又是水溶液呈碱性的惟一气体，而且是大家非常熟悉的物质，本节既是对本章的总结也是对初中所学非金属元素知识的延伸，具有承上启下的作用。 3、教学内容 氨的主干知识是水溶液呈碱性，因此容易与酸反应生成盐。教科书对于这些主干知识采用实验进行建构，用图示进行加深，用化学反应方程式进行强化。而对其他一些基本知识，则采用“思考与交流”“资料卡片”等形式来呈现。此外，教材还重视环境教育，对于自然界中氮的循环，教科书采用图片与问题相结合的形式，旨在通过讨论，让学生认识氮的循环对生态平衡的重要作用。 4、教学目标 （1）知识与技能目标：掌握氨的物理性质，化学性质，理解氨水的碱性以及氨与酸的反应；了解氨的水溶性，掌握实验室制取氨的方法；知道氨的用途。（2）过程与方法目标：通过活动与探究，培养学生的实验操作能力、观察能力，在学生体验科学探究过程中，培养学生问题分析能力、理性思维能力，以提高学生的科学素养。 （3）情感态度与价值观目标：培养学生实事求是的科学态度和严谨作风，培养学生热爱科学、热爱生活的态度，增强学生对化学知识在社会生产中重要作用的认识。 5、教学重点和难点 第4章非金属元素及其化合物 第一节硅和二氧化硅(第一课时) 张玉芳 知识与技能： 1．了解硅在自然界的存在、含量； 2．了解单质硅的主要性质、工业制法、主要用途； 3.掌握二氧化硅的性质； 4.初步培养学生自主查阅资料的能力和阅读能力； / 5.初步培养学生对新旧知识进行比较、归纳、推断的逻辑思维能力。 过程与方法： 1．自主学习； 2．活动探究：通过碳与硅、二氧化碳与二氧化硅新旧知识的比较、设疑引导，变教为诱、变教为导的思路教学法。 情感、态度与价值观： 1．使学生掌握学习元素化合物知识的一般顺序和正确方法； 顺序： % 2．通过学习单质硅、二氧化硅的广泛用途后，使学生认识化学学科的魅力，激发学生的学习知识的内需和兴趣。 教学重点：硅、二氧化硅的化学性质 教学难点：二氧化硅的结构 教学过程： [引入新课](实物展示)水晶、玛瑙、陶瓷、玻璃、硅芯片、光缆 … [讲解]这些物质的主角是硅元素，它们都是硅元素的单质和化合物。 [板书]第1节硅和二氧化硅 硅 1.物理性质 [推进新课]请学生阅读教材，描述硅的物理性质。 [学生]灰黑色、有金属光泽，熔点和沸点都很高，硬度很大的固体。 [讲解]很好，那我们现在来看看硅元素在元素周期表中的位置。 [学生] 在元素周期表中寻找硅元素的位置。 【 [讲解]我们发现硅元素的左面是金属元素，右面是非金属元素。金属都有很好的导电性，而非金属一般都是绝缘体，单质硅导电性介于导体和绝缘体之间，是重要的半导体材料。 [板书]2.化学性质 [引导]让学生在元素周期表中寻找碳、硅两元素的位置，然后请学生板演它们的原子结构示意图，比较它们结构的异同。 [学生]最外层电子数相同，半径不同。 [讲解]两者最外层都是4个电子，在反应时不易得失电子，故常温下C、Si的化学性质都比较稳定。 [学生]C+O2点燃 CO2 [讲授]Si + O2 点燃 SiO2 ( [板书]3.自然界中的存在 学科教师辅导学案 教学内容 T ----- 氧化还原反应 】?化合反应：__________________________________________________________________________________________ 2. 分解反应：__________________________________________________________________________________________ 3. 直换反应：__________________________________________________________________________________________ 4. 复分解反应：________________________________________________________________________________________ 5. 各类反应各举一例，写出化学方程式。要求：均生成CO2 ①； ②； ③； ④o 考点一：氧化还原反应 1 .化学反应与元索化合价的变化 在某些化学反应中，元素得到电子,化合价；失去电子,化合价0元素化合价升高总数笠壬元素化合价降低的总数。 2. 定义：在反应过程中有元素的化学反应。 ①氧化反应：在氧化还原反应中，反应物所含某种或某些元素的反应称为氧化反应。 ②还原反应：在氧化还原反应中，反应物所含某种或某些元素的反应称为还原反应。 3. 氧化还原反应与四种基本反应类型的关系 【问题导思】 1、氧化反应或还原反应能单独存在吗? 2、氧化还原反应中元素化合价升高和降低总数有什么关系？ 3. 有单质参加或有单质生成的反应都是氧化还原反应吗？试举例说明。 5 .氧化还原反应概念的演变 4.1 无机非金属材料的主角—硅 一、硅（Si） 情境引导 么？。 3、你能举出具体含碳、硅的常见物质吗？ 例如： 二、二氧化硅（SiO2） （一）二氧化硅结构及物性 1、思考与交流： 根据你的生活经验请分析以下问题：二氧化硅具有哪些物理性质？ 物理性质： 这些性质是由决定的 2、阅读及填空：请通过科学视野部分内容分析一下二氧化硅的结构有什 么特点？ 二氧化硅晶体中每1个Si原子周围结合个O原子，在中心, 在四个顶角. 同时每1个O原子与个Si原子相结合。二氧化硅晶体是以硅原子与氧原子个数比为组成的结构的晶体,因此通常用SiO2来表示二氧化硅的组成. （二） SiO2的化学性质 1、知识回顾 2、思考与交流： （1）SiO2能与水反应生成相应的酸吗？为什么？ 。 请结合酸性氧化物的特点思考： SiO2能与或反应。有关化学方程式为： 、 （2）SiO2的特性： SiO2只能与反应，这是SiO2的特性。化学方程式为 利用此反应，HF可以在玻璃上雕刻花纹。 （3）SiO2弱氧化性高温 SiO2+2C == Si+2CO↑ （4）.与某些盐反应 高温 SiO2 + Na2CO3 == Na2SiO3+CO2↑ 高温 SiO2 + CaCO3 == CaSiO3+CO2↑ 问题与探究： ①、为什么在实验室中盛放NaOH 溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？ （Na2SiO3有粘性）。 ②、实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？。 ③、某同学根据SiO2既可与碱反应,也能与氢氟酸反应,推断SiO2为两性 氧化物.是否正确?。 练习2、①、下列物质中主要成分不是SiO2的是( ) A水晶 B玛瑙 C硅石 D硅胶 ②、下列物质中,能够与NaOH溶液反应的是( ） A 碳酸钠B硅酸钠C二氧化硅D氢氧化铝 ③、熔融烧碱应选用的器皿（） A、生铁坩埚 B、普通玻璃坩埚 C、石英坩埚 D、陶瓷坩埚 高中化学必修一 硅及其化合物 复习重点 1.了解C,Si 元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。 2. 了解C,Si 元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。 3.重点物质：碳、硅、CO 2、SiO 2。、硅酸、硅酸盐、无机非金属材料 知识梳理 一、碳族元素 成员： 位于 族 在元素周期表中的位置（周期、族、原子序数） 表示方法：原子结构示意图、电子式 原子结构 相同点：最外层电子数相同，都是 个 不同点：电子层数不同 相似性： 得失电子，易形成共价键，难形成离子键，最高正价为 ，最低价为 。 主要性质 递变性：随原子序数递增，元素金属性 ，非金属性 ；氢化物稳定性 （CH 4可燃，SiH 4易自燃）；最高价氧化物对应水化物酸性 ，碱性 ，Ge(OH)4呈两性。 碳族元素的金属性比同周期氮族元素 ，且自上而下由非金属性向金属性递变比氮族更为明 显。 1、碳族元素的主要特征 （1）C 是非金属，Si 貌似金属，但大多数情况下显示非金属性，Ge 的金属性比非金属性强，Sn 、 Pb 都是金属。 （2）碳族主要化合价是 ，除Pb 的+2价化合物稳定外，其他元素的 价 化合物稳定。 （3）金刚石、石墨、C 60互为 ，金刚石的硬度最大。 （4） 元素是形成化合物种类最多的元素。 （5）在所有非金属元素形成的气态氢化物中， 含氢量最大（25%）。 （6）硅在地壳中的含量仅次于氧，是良好的半导体材料。 2、碳族元素单质的重要性质 比较 二、碳及其化合物 1、单质 （1）同素异形体 金刚石：构型、空间网状结构的晶体。无色透明，熔沸点高，硬度大，难溶于溶 剂，不导电。用途：钻具、装饰品。 石墨：平面层状正六边形结构，层间以德华力结合。熔点很高，质软，有滑腻感，电的良导体。 用途：润滑剂、电极、铅笔芯、耐火材料。 C60：形似足球，俗称“足球烯”，是分子晶体。 无定形碳：木炭、活性炭（有吸附性）等，实际是石墨的微小晶体和少量杂质组成。 （2）化学性质 ①氧化性： ②还原性：（与O2、浓H2SO4、CuO、H2O） 、 、 2、气态氢化物——CH4 3、一氧化碳CO （1）物理性质：色味的气体，溶于水，有剧毒（与血红蛋白作用） （2）化学性质：高温下表现出强还原性（与O2、Fe2O3、CuO） 、 4、二氧化碳CO2 （1）结构：电子式为，结构式为，空间构型为型。属于由 第一节氧化还原反应 ●教学目标 ．在复习四种基本反应类型以及从得氧、失氧角度划分氧化反应和还原反应的基础上，使学生了解化学反应有多种不同的分类方法。各种分类方法由于划分的依据不同而有不同的使用范围。 ．使学生学会用化合价升降及电子转移的观点来理解氧化还原反应，并会利用“双线桥”分析氧化还原反应。 ．使学生了解氧化剂和还原剂。 ．在理解电子得失、氧化和还原的相互依存和相互对立的关系上对学生进行对立统一等辩证唯物主义观点的教育。 ●教学重点 用化合价升降和电子转移的观点来理解氧化还原反应。 ●教学难点 ●课时安排 共课时 ●教学方法 ●教学过程 ［引入］初中所学许多化学反应，从不同角度可将其进行分类，其中有重要的四种基本反应类型，请用四种基本反应类型写出生成２的四个化学方程式。 ［板书］ 第一章 化学反应及其能量变化 第一节 氧化还原反应 一、化学反应类型 ［讨论］以上反应类型的分类依据是什么? ［小结］依据反应物和生成物的类别及种类来区分。 ［思考］＋ ＋、＋＋两反应属何种基本反应类型? ［小结］不属于基本反应类型中的任何一种，说明此种分类方法不能囊括所有化学反应，不能反映所有化学反应的本质。 ［过渡］那么＋＋反应属于什么类型呢?(从得失氧角度分析) ［板书］.氧化还原反应 ［讨论］完成下列表格 高温 点燃 高温 ［板书］ ［讨论］从得失氧角度分析，在＋＋反应中失氧发生了还原反应，那么此反应是否属氧化还原反应? ［小结］在以上反应中发生了氧化反应，所以从整体上看，上述反应属于氧化还原反应。 ［设问］在＋反应中，对于镁来说，的反应是氧化反应，那么有还原反应存在吗? ［小结］氧化还原反应同时存在，同时发生，两者既对立，又统一，不能截然分开。因此是氧化反应的说法是片面的。 ［设问］究竟如何理解反应中的还原反应? ［思考］＋、ａ＋ｌａｌ、＋ｌｌ三反应是否属于氧化还原反应? ［阅读］阅读课本有关反应类型的内容。 ［总结］化学反应从不同角度有多种分类方法。各有其适用范围。如四种基本反应类型，它只是依据反应物和生成物的类别、种类对化学反应的一种形式上的分类，并不能包括所有反应，即说它没有反映化学反应的本质。而从得失氧角度．．．．．划分的氧化还原反应同样不能反映化学反应的本质。如在 反应中无氧的得失，那么氧化还原反应的本质是什么呢?有待于进一步的研究和学习。 ［布置作业］预习并思考。 ［板书设计］ 第一章 化学反应及其能量变化 第一节 氧化还原反应 一、化学反应类型 .基本反应类型 . 得氧 点燃 得氧 点燃 点燃 点燃 点燃 点燃 点燃 非金属及其化合物 第一节无机非金属材料的主角——硅 1.硅元素： 无机非金属材料中的主角，在地壳中含量26.3％，次于氧。是一种亲氧元 素，以熔点很高的氧化物及硅酸盐形式存在于岩石、沙子和土壤中，占地壳质量90％以 上。位于第3周期，第ⅣA族碳的下方。 2、二氧化硅（SiO2）天然存在的二氧化硅称为硅石，包括结晶形和无定形。石英是常见的结晶形二氧化硅，其中无色透明的就是水晶，具有彩色环带状或层状的是玛瑙。二氧化硅晶体为立体网状结构，基本单元是[SiO4]，因此有良好的物理和化学性质被广泛应用。（玛瑙饰物，石英坩埚，光导纤维） 物理：熔点高、硬度大、不溶于水、洁净的SiO2无色透光性好 化学：化学稳定性好、除HF外一般不与其他酸反应，可以与强碱（NaOH）反应，是酸性氧化物，在一定的条件下能与碱性氧化物反应 SiO2＋4HF == SiF4 ↑＋2H2O SiO2＋CaO ===(高温) CaSiO3 SiO2＋2NaOH == Na2SiO3＋H2O 不能用玻璃瓶装HF，装碱性溶液的试剂瓶应用木塞或胶塞。 3、硅酸（H2SiO3）酸性很弱（弱于碳酸）溶解度很小，由于SiO2不溶于水，硅酸应用可溶性硅酸盐和其他酸性比硅酸强的酸反应制得。 Na2SiO3＋2HCl == H2SiO3↓＋2NaCl 硅胶多孔疏松，可作干燥剂，催化剂的载体。 4、硅酸盐硅酸盐是由硅、氧、金属元素组成的化合物的总称，分布广，结构复杂化学性质稳定。一般不溶于水。（Na2SiO3 、K2SiO3除外）最典型的代表是硅酸钠Na2SiO3 ：可溶，其水溶液称作水玻璃和泡花碱，可作肥皂填料、木材防火剂和黏胶剂。常用硅酸盐产品：玻璃、陶瓷、水泥 5、硅单质与碳相似，有晶体和无定形两种。晶体硅结构类似于金刚石，有金属光泽的灰黑色固体，熔点高（1410℃），硬度大，较脆，常温下化学性质不活泼。是良好的半导体，应用：半导体晶体管及芯片、光电池 第二节富集在海水中的元素——氯 1、氯元素：位于第三周期第ⅦA族，原子结构：容易得到一个电子形成氯离子Cl－,为典型的非金属元素，在自然界中以化合态存在。 2.氯气物理性质：黄绿色气体，有刺激性气味、可溶于水、加压和降温条件下可变为液态(液氯)和固态。 制法:MnO2＋4HCl (浓) MnCl2＋2H2O＋Cl2 闻法:用手在瓶口轻轻扇动,使少量氯气进入鼻孔。 化学性质：很活泼，有毒，有氧化性，能与大多数金属化合生成金属氯化物（盐）。也能与非金属反应： 2Na＋Cl2 ===(点燃) 2NaCl 2Fe＋3Cl2===(点燃) 2FeCl3 Cu＋Cl2===(点燃) CuCl2 Cl2＋H2 ===(点燃) 2HCl 现象：发出苍白色火焰，生成大量白雾。高中化学必修一第四章硅教案.doc
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