人教版高中化学必修一 4.1《无机非金属材料的主角--硅》同步

《无机非金属材料-----硅》一、教材分析及学情分析硅是无机非金属材料的主角。

硅及其化合物在非金属材料和信息技术等领域，在建筑、通信、光电技术及航天等方面有广泛的应用，前景十分广阔，地位非常重要，所以，首先介绍硅及其化合物，突出了它在社会发展历程中、国民经济中、信息化社会中的重要性和应用价值。

硅是地壳的基本骨干元素。

自然界中的岩石、土壤、沙子主要以二氧化硅或硅酸盐的形式存在，地壳的95%是硅酸盐矿。

所以，介绍硅及其化合物，体现了硅元素存在的普遍性和广泛性。

学生对硅的化合物有较多的接触，感性知识较为丰富，从感性经验上升为理性认识，学习起来具有亲切感。

硅元素的主要化合价为+4价，在非金属元素中较为简单。

硅单质和二氧化硅性质稳定；硅酸盐虽然结构复杂，但性质稳定。

因此，从认知规律来看，先学习二氧化硅，比较贴近学生经验，学起来也较为轻松，有利于调动学生学习非金属元素及其化合物的积极性。

二、教学设计思想通过设置情境，教师引导学生对所学内容提出疑问，整理出本节课的学习目标和学习重点，学生通过自主探究和合作探究的学习方式，展示自己互相评价，当堂训练，共同提高。

学生自己去发现和突破学习重点，掌握学习元素化合物知识的学习思路和学习方法。

三、教学目标1.知识与技能：了解硅元素的原子结构特点和存在形式，了解二氧化硅的结构、性质和用途。

2.过程与方法：通过对硅元素和二氧化硅的结构和性质的学习，培养学生归纳总结知识点的能力。

3.情感态度与价值观：通过“疑和探”“思考与探究”等活动，培养学生的合作意识。

四、教学重点和难点结合新课标要求和元素化合物知识学习的思路，将本节课的重点和难点定为二氧化硅的结构、性质和用途。

五、教学过程及时间分配（一）创设学习情境（时间2分钟）情境一：视频展示：2010年高锟因发现光纤而获得诺贝尔物理奖。

视频中出现的频率最高的词是光纤。

光纤的发现可以让今天的我们足不出户，只要轻轻点击鼠标或敲击键盘，就可将祝福以光的速度，零的距离，海的容量，瞬间传导全世界。

第一节无机非金属材料的主角－硅教学目标1、掌握二氧化硅的性质和硅酸的制备方法，并在问题处理中建构知识。

2、通过用途认识性质，了解二氧化硅和硅酸的用途。

能力目标1、归纳思维能力通过各种资源的呈现，通过生活来提炼出二氧化硅的的性质2、分析能力通过提供的各种资源，了解硅和硅的化合物对人类的贡献，学会用辩证的观点认识事物3、自学能力学生通过常见含硅材料探究，掌握归纳总结学习的方法;通过小组学习，学会团队合作解决学习任务。

教学重点1、二氧化硅的性质、硅酸的制备2、以生活的事例为切入点，了解二氧化硅性质与用途的必然联系。

教学难点1、探究二氧化硅性质和硅酸的制备知识教师活动学生活动设计意图【导入】【视频呈现】：硅及其化合物遍布在自然界和人类日常生活，以及高科技产品中。

【图片呈现】涉及的物质【引言】：这么多种物质，你们知道它们之间有什么联系吗？我们可看到硅从自然到生活，从工业到科技，多个领域及社会发展历程中都扮演着非常重要的角色，这就是我们这节课将要学习的内容，无机非金属材料的主角-硅【板书】：第一节无机非金属材料的主角－硅【投影】硅在元素周期表中的位置和地壳中含量板书硅【引导】:根据硅原子结构示意图，分析硅的这种结构在性质上有何体现学生观看视频学生回答【回答】：都含有硅元素引出课题【思考】根据硅原子结构示意图得出硅既不易失电子，也不易得电子。

从感性上让学生接触要学习的内容，激起让学生学习的兴趣展示含硅物质的各种图片以及多种用途，要求学生从感性上认识硅和硅的化合物。

培养信息处理能力【过渡】虽然既不易失电子，也不易得电子，但硅是一种亲氧元素，所以，自然界中的硅都是以硅的氧化物和硅酸盐的形式存在。

投影【引入思考】：提出有待解决的三个问题1、，为什么水晶手链戴着它洗了几次衣服，发现光泽度大打折扣，分析是什么原因造成的。

2、玻璃瓶上这么精美的图案是怎么雕刻上去的？3、衣服袋里的干燥剂，它的化学成分是什么，它是怎样制得的? 水晶是纯度较高的SiO2晶体，玻璃中也含有SiO2引出SiO2。

第四章非金属及其化合物第一节无机非金属材料的主角——硅第一课时主备人：于小凤时间：2009年11日课程标准: 知道硅在自然界以SiO2及硅酸盐的形式存在了解SiO2与HF、碱性氧化物、强碱的反应省教学要求：掌握SiO2的存在形式和SiO2的性质掌握H2SiO3的弱酸性、制备方法及硅胶的应用教学目标：知识与技能使学生了解硅在自然界中的含量及存在形式。

使学生了解硅的两种重要化合物——二氧化硅及硅酸的主要性质。

过程与方法引导学生对比学习硅的化合物（二氧化硅及硅酸）与碳的化合物（二氧化碳及碳酸），培养学生联系、对比、归纳总结的学习方法。

情感、态度与价值观使学生了解二氧化硅和硅酸在日常生活、生产中的应用，感受化学的实用性，增强学习化学的兴趣。

教学重点：二氧化硅及硅酸的性质教学难点：二氧化硅的结构及二氧化硅、硅酸的主要性质Ⅰ课前检测:阅读教材P74第1、2、3自然段及资料卡片内容，完成知识整理：1、硅在地壳中的含量仅次于，硅原子和碳原子的最外层均有个电子，二者既相似又不同。

碳和硅的原子结构示意图分为、主要形成四价的化合物。

是构成有机物的主要元素，硅主要以熔点很高的及的形式存在。

是构成岩石与许多矿物的基本元素。

Ⅱ课堂新授【新课导入】在上一章我们研究了金属及其化合物的性质，在已发现的一百多种元素中，金属占了绝大多数，非金属只有二十几种（包括稀有气体）。

但是，与金属相比，非金属的性质要复杂得多。

金属只有正价，单质只有还原性；而非金属有多种化合价（举例：S），化合物中一定含有非金属元素，C就是构成有机物的主要元素，没有C就没有生命。

总之非金属与人类息息相关，现在我们就来学习第四章非金属及其化合物。

本节课首先来学习无机非金属材料的主角——硅【板书】第四章非金属及其化合物第一节无机非金属材料的主角——硅【思考】碳和硅在自然界中的存在形式不同的原因是什么？SiO2+4HF＝SiF4↑+2H2O②酸性氧化物的通性与碱性氧化物反应：SiO2+CaO＝CaSiO3（炼铁造渣）与碱反应：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O（Na2SiO3水溶液俗名水玻璃，有粘结性）⑸SiO2的用途二、硅酸(H2SiO3)1、物理性质：白色胶状沉淀2、化学性质：酸性：H2SiO3 < H2CO33、制法：①可溶性硅酸盐与酸反应：②将CO2通入Na 2SiO3溶液中：Na2SiO3+CO2+H2O = H2SiO3↓+Na2CO34、用途：【练习】1、下列叙述中，正确的是（）A、自然界中存在大量单质硅B、石英、水晶、硅石的主要成分都是二氧化硅C、二氧化硅的化学性质活泼，能跟酸、碱发生化学反应D、自然界中二氧化硅都存在于石英矿中2、下列关于二氧化硅的用途说法正确的是（）①制造水泥；②制光导纤维；③制造手表；④制坩埚；⑤制首饰Ａ、②④⑤Ｂ、①②④Ｃ、①②③④⑤Ｄ、①③⑤3、下列仪器的使用正确的是（）A、用石英坩埚熔化NaOH固体B、用玻璃试剂瓶保存HF溶液C、用磨口玻璃试剂瓶保存NaOH溶液D、用磨口玻璃试剂瓶保存浓HNO3教后反思：______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

各位老师，同学们：大家好！我是×××。

今天我说课的内容是无机非金属材料的主角-硅第一课时二氧化硅和硅酸。

我将从以下几个方面进行我的说课教材分析、学情分析教法分析、学法分析、教学过程、板书设计、教学设计特色与反思。

1、教材分析，在教材上，我将从三个方面进行分析，首先在内容上，本节内容选自人教版高中化学必修一第四章第一节《无机非金属材料的主角-硅》第一课时《二氧化硅和硅酸》。

安排1学时。

在结构上，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，继续进行元素化合物知识的学习和研究，并为元素周期表、元素周期律的学习积累了丰富的感性材料，所以本节课起着承前启后的作用。

在意义上，无机非金属硅与社会生活、生产息息相关，学习本节内容有利于提高学生的科学认识和培养科学态度2 学情分析为了使教学达到最优化，教师就要对学生有一定的了解，我授课的对象是高一学生，在知识储备上，学生已掌握碳及其化合物有关知识，知道二氧化碳是酸性氧化物，并能书写有关二氧化碳的化学方程式，为二氧化硅的学习奠定了基础便于展开对比式的学习；从能力状况上，他们已具备一定的化学观察，分析能力，简单实验设计能力；从学生心理上看，学生求知欲强，好奇心强，喜欢手脑并用，有利于硅酸制备实验探究顺利展开。

从思维特点上看，虽然学生处于思维活跃期，但思维却较为形象和直观，在接受知识过程中仍需直观的、感性的经验支持。

根据教材分析，学情分析，我制定了本节课的三维目标:知识与技能：⏹了解硅在自然界中的含量、存在、用途；⏹了解二氧化硅的物理性质，掌握二氧化硅的化学性质；⏹认识硅酸的制备原理，学生能够掌握化学实验基本操作和原理过程与方法：⏹学生学会运用对比的方法来认识物质的共性和个性，拥有新旧知识进行归纳对比的能力；⏹通过硅酸的制备，提高实验设计的思维能力；情感、态度与价值观：⏹学生学会学习元素化合物的正确方法：结构决定性质、性质决定用途；⏹学生了解二氧化硅和硅酸在日常生活、生产中的应用，感受化学的实用性，增强学习结合课标要求和以上分析，我将二氧化硅和硅酸的主要性质确定为本节课的教学重点，将二氧化硅的化学性质；与二氧化碳化学性质的联系与区别作为教学难点。

第四章第一节无机非金属材料的主角——硅一、选择题(本题包括10小题，每小题6分，共60分)1．据报道，科学家通过对稻壳进行控制性焚烧热解，从中提取一种叫做生物质纳米结构二氧化硅的超高活性材料，将少量这种材料掺入混凝土中，即可制备出超高强度的高性能混凝土。

下列关于二氧化硅的说法中，正确的是（）A．二氧化硅溶于水显酸性，所以二氧化硅属于酸性氧化物B．将二氧化碳通入硅酸钠溶液可以得到硅酸C．因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以硅酸的酸性比碳酸强D．二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸2．下列物质：①氢氟酸；②浓H2SO4；③烧碱溶液；④Na2CO3固体；⑤氧化钙；⑥浓HNO3，其中在一定条件下能与SiO2反应的有（）A．①②⑥B．全部C．①③④⑤D．②③⑥3．下列说法中，不正确的是（）A．SiO2和CO2都是酸性氧化物，均可与NaOH 溶液反应B．SiO2不能与任何酸发生反应C．SiO2和CO2在一定条件下，均可与CaO发生反应D．SiO2不溶于水，而CO2可与水反应生成H2CO3 4．下列物质间的转化不能通过一步反应完成的是（）A．SiO2―→S B．CO2―→CC．SiO2―→H2SiO3 D．Si―→Na2SiO35．在水玻璃中通入少量的CO2气体，充分反应后加热蒸干，再高温充分灼烧，冷却后所得的固体物质为（）A．Na2SiO3B．Na2SiO3与Na2CO3C．SiO2与Na2CO3D．SiO2、Na2SiO3及Na2CO36.下列有关硅的叙述中，正确的是（）A．硅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，在常温下不与任何物质反应D．硅在电子工业中，是最重要的半导体材料7.下列说法正确的是（）A．SiO2溶于水显酸性B．CO2通入水玻璃可以得到原硅酸C．由Na2CO3＋SiO2高温Na2SiO3＋CO2↑可知硅酸的酸性比碳酸的酸性强D．SiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸8.下列物质不能用玻璃器皿贮存的是（）A．苛性钠B．氢氟酸C．浓硫酸D．硝酸铵9.如图为刻蚀在玻璃上的精美的花纹图案，则该刻蚀过程中发生的主要化学反应为（）A．CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑B．NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑C．Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑D．SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O10．下列有关硅及其化合物的说法中正确的是（）A．晶体硅具有金属光泽，可以导电，属于金属材料B．常温下，硅的化学性质稳定，所以自然界中的硅大部分以游离态存在C．SiO2是一种酸性氧化物，能够与水反应生成相应的酸D．除去SiO2中混有的CaCO3可加入适量的稀盐酸二、非选择题(本题包括4小题，共40分)11．(10分)含A元素的一种单质是一种重要的半导体材料，含A元素的一种化合物C可用于制造高性能的现代通讯材料——光导纤维，C与烧碱反应生成含A元素的化合物D。

无机非金属材料中的主角--硅课题无机非金属材料中的主角--硅教学目的1 了解硅在自然界中的存在及硅的亲氧性；2 了解二氧化硅的网状结构，掌握二氧化硅的化学性质；3 掌握硅酸的化学性质及其制法；4 了解硅酸盐及硅酸盐材料，掌握重要的硅酸盐——硅酸钠的化学性质；5 了解硅单质的性质和用途。

教学内容本节重难点1二氧化硅的化学性质2硅酸盐的化学性质及硅酸的制备新课导入202160年代，随着集成电路的研制成功，电子工业得到了飞速发展，各种电子产品相继出现，收音机、电视机、DVD、计算机、手机等越来越多的电子及信息产品进入我们的生活。

在电子工业的发展过程中，硅起到了非常重要的作用，硅芯片的使用使计算机的体积缩小到笔记本一样大小。

而自然界却没有单质硅供我们直接去使用，那么人们又是如何去制取硅单质的呢？在半导体工业中有一句行话：“从沙滩到用户”，你能理解这句话的涵义吗？请再观察下面的图片：新课讲解一．硅元素的存在与二氧化硅1硅元素的存在1含量：在地壳中的含量为%，仅次于氧。

2存在：全部以化合态形式存在，主要是氧化物和硅酸盐。

2．二氧化硅1存在：SiO2存在形态有结晶形和无定形两大类，统称硅石。

石英、水晶、玛瑙、沙子、光导纤维的主要成分均是二氧化硅。

地球上存在的天然二氧化硅约占地壳质量的12%。

纯净的二氧化硅晶体无色透明，称为水晶（如左下图）；具有彩色环带状或层状的石英晶体，称为玛瑙（如右下图）。

（2）二氧化硅的结构——空间网状结构二氧化硅晶体中，每个Si周围连着4个O，每个O连着2个Si，即每个硅原子位于正四面体的中心，四个氧位于4个顶角，而每个O被两个正四面体共用。

所以SiO2晶体是由Si和O按1∶2的比例所组成的立体网状结构的晶体，故SiO2不是分子式。

正是SiO2这种网状结构（如右图）决定了它具有优良的物理性质和化学性质。

（3）二氧化硅的物理性质二氧化硅是一种熔点高、硬度大、不溶于水的固体，纯净的SiO2晶体无色透明。

《无机非金属材料的主角——硅》第一课时参考教案的弟弟------硅，地壳质量的约90%，构成了地壳大部分岩石、沙子和土壤，“统治了地壳”，而当今硅酸盐工业的陶瓷、玻璃、水泥等使人类生活日新月异。

［思考与交流］画出C、Si的原子结构简图，并由此分析：硅的化学性质活不活泼，为什么？硅的化合价主要是多少？［讲］Si原子最外层有四个电子,既不易失电子,也不易得电子,所以,硅的化学性质不活泼。

主要形成四价的化合物。

硅是一种亲氧元素，在自然界它总是与氧相互化合。

所以在氧化气氛包围的地球上，硅主要以熔点很高的氧化物及硅酸盐的形式存在。

［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。

［过］下面我们首先来研究一下二氧化硅的性质和用途。

［板书］一、二氧化硅和硅酸1、二氧化硅(SiO2 )<silicon dioxide>(1) 存在［讲］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。

联系生活，激发求知欲。

图片呈现，直观、深刻，加深认识。

［投影］并展示水晶、玛瑙、石英坩埚、一段光缆［讲］水晶是自然界中六方柱状的透明晶体，玛瑙的成分也是SiO2，它们除了一些常见的可作饰物等用途外，SiO2在工业上用途也非学广泛，例如，以石英为材料而制成的纤维在电信行业的应用等。

［板书］(2) 用途［投影小结］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［讲］结合已有的关于水晶、沙子主要成分也是SiO2的知识，思考一下，SiO2的物理性质有哪些，注意与CO2进行比较研究［板书］(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［思考］为什么SiO2与CO2的性质上有着这么大的差别呢？［讲］主要取决于结构的不同。

高中化学学习材料课后作业限时：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．①⑤⑥C．③④⑤⑥D．②⑤⑥2．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 ．③④⑤D ．②③⑤3．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 2D ．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( )6.A ．硅酸盐的种类很多，结构也很复杂，通常可用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示其组成B ．硅酸盐岩石长期在水的侵蚀下，风化为黏土，并且形成土壤胶体C ．水玻璃长期暴露在空气中会变质，这是因为水玻璃主要发生了氧化还原反应D ．传统无机非金属材料的优缺点：抗腐蚀、耐高温，质脆、经不起冲击 7．下列材料的特性及用途的说法中不正确的是( ) A ．光导纤维传导光的能力很强，是非常好的通讯材料 B ．氧化铝陶瓷具有两性，不可以用于制耐高温设备 C ．氮化硅陶瓷耐高温且不易传热，可用来制造轴承 D ．人造刚玉硬度高，可用来制造刚玉球磨机 8．用石英制取并获得高纯硅的主要化学反应如下： ①SiO 2＋2C=====高温Si(粗)＋2CO ↑ ②Si(粗)＋2Cl 2=====△SiCl 4③SiCl 4＋2H 2=====高温Si(纯)＋4HCl 下列关于上述反应的分析不正确的是( ) A ．①③属于置换反应，②属于化合反应 B ．高温下焦炭与氢气的还原性均强于硅的C ．任一反应中，每消耗或生成28 g 硅，均转移4 mol 电子D ．高温下将石英、焦炭、氯气、氢气按一定比例混合可得高纯硅 9．下列物品或设备：①水泥路桥，②门窗玻璃，③水晶镜片，④石英钟表，⑤玛瑙手镯，⑥硅太阳能电池，⑦光导纤维，⑧计算机芯片。