第四章第一节硅 、无机非金属材料 教学案( 第一课时 )

第4章元素与材料世界第一节硅无机非金属材料（第一课时）一、教材分析（一）知识脉络本节教材以无机非金属材料和硅单质及其化合物的性质两条线索相互交叉而展开，介绍了硅、二氧化硅的性质，硅单质的制法，硅、二氧化硅在计算机及通信等高技术领域的应用。

（二）内容框架半导体材料硅的性质光导纤维二氧化硅的性质二、教学目标1．知识技能目标掌握硅、二氧化硅的物理化学性质，粗硅的制法。

认识硅、二氧化硅作为无机非金属材料的特性及其用途。

2．方法与过程目标学习从不同的角度出发对常见材料进行分类的方法，能根据同一类别不同物质的性质归纳出该类物质的通性，并能运用通性简单预测其他物质的性质。

3．情感态度与价值观目标通过对作为计算机、光通信等高科技关键材料的硅、二氧化硅等无机非金属材料的学习，利用学生对高科技的浓烈兴趣，激发学生对化学的兴趣。

三、重点、难点硅二氧化硅的主要性质，硅的制法四、教学过程教学环节教学活动教学中可能出现的情况设计意图通过硅在生活中的应用，创设生活情景引入探讨课题【媒体展示】日常生活用品，工农业设施，建筑交通工具等。

一组图片【设问】丰富的物质世界，你知道构成它们的材料么？【过渡】我们站在不同的角度，对材料有不同的分类。

【联想质疑】图片展示高科技芯片，传导电话光缆，化学实验室的玻璃仪器一组图片【设问】它们是否与沙子存在一定的联系？【过渡】高纯度的硅是常见的最重要的半导体材料，它与我们的生活密切相连。

这一节我们就来探讨硅无机非金属材料。

【板书】§4-1硅无机非金属材料一．单质硅与半导体材料1.硅的存在及物理性质【学生回答、教师总结】构成它们的材料有：塑料、各种金属、木材、棉花、沙子、石头、水泥、玻璃、陶瓷、泥土等等……从来源分：天然材料、人工合成材料从导电性分：导电材料、半导体材料、绝缘体材料从物质类别分：无机材料、有机材料；金属材料、非金属材料从物质性质分：……【学生回答】有联系沙子---硅----芯片，光缆，玻璃仪器通过自主思考看图片总结，使学生的分析归纳能力提高。

2019-2020年人教版高中化学必修一教案：第四章第一节无机非金属材料的主角——硅（第一课时）项目内容课题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）修改与创新教学目标（一）知识与能力：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。

了解硅的基本性质。

（二）过程与方法：自主学习，培养学生自学能力。

活动探究，通过硅与碳、二氧化硅与二氧化碳的比较，培养学生的归纳能力、比较能力（三）态度情感价值观：培养学生学习元素化合物的正确方法：结构决定性质、性质决定用途。

通过对硅及其用途的学习使学生热爱自然、热爱化学。

教学重、难点教学重点：二氧化硅的性质教学难点：硅酸的性质教学过程预习探究（学生用）1.二氧化硅：（1）物理性质：不溶于水的固体，熔、沸点高，硬度大；（2）化学性质：①与氢氟酸反应：SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O ；②与碱性氧化物(如CaO)反应：SiO2+CaO高温CaSiO3；③与强碱反应(如NaOH)反应：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O（3）用途：用于制取光导纤维、玻璃、陶瓷等2.硅酸：（1）物理性质：不溶于水，酸性比碳酸弱；（2）制备：Na2SiO3+2HCl=H2SiO3↓+2NaCl；（3）用途：干燥剂、催化剂载体互动课堂（一）情景激思（教师用）【新课引入】在美国有一个规模宏大的新兴高科技工业园区，那就是家喻户晓的硅谷。

它是美国电子技术研究中心和计算机和半导体工业生产的重要基地。

电子工业能得到蓬勃发展，硅元素在信息材料中的开发与应用起着举足轻重的作用，今天我们就一起来探讨非金属材料的主角——硅。

【教师强调】本节课的课标是：掌握二氧化硅的性质。

【过渡】请同学们展示你们收集的有关资料。

【板书】第一节无机非金属材料的主角——硅（二）合作探究（师生共用）【学生活动】学生阅读课本P74页前两段。

【教师总结】硅在地壳中的含量占第二位，仅次于氧。

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1课时）【教学目标】一、知识与技能1.了解硅的存在形态、结构特点、物理性质及重要用途。

2.了解二氧化硅的结构特点，掌握二氧化硅晶体的物理性质、化学性质及重要用途。

3.了解并学会制备硅酸。

二、过程与方法1.在碳和硅、二氧化碳和二氧化硅的性质比较活动中，体会分类、对比等学习方法。

2.在二氧化硅物理性质的学习中深化结构决定性质的学科思维。

3.在硅、二氧化硅的用途学习中，深入体会由用途分析性质的学科思想。

4.在硅酸的制备中，掌握强酸制备弱酸的原理及实验探究的方法。

三、情感态度与价值观：通过了解硅材料用途，体会硅在无机非金属材料中的主角地位，感悟科学技术的社会价值。

【教学重点】SiO的性质、硅酸的制备、硅材料的重要用途2和NaOH的反应，硅酸的制备【教学难点】SiO2【教学流程】情景引入：【展示图片：沙子和芯片】这是普通的沙子，这是计算机芯片，它们之间有什么联系呢？请欣赏英特尔公司制作的视频：从沙子到芯片。

设问：沙子主要成分是SiO，芯片主要成分是晶体Si；硅和二氧化硅可以说连接了整个世界，2为什么这么说呢？它们具有什么样的性质和用途呢？我们一起来学习。

活动一：自主学习课前预习，阅读课本。

1.P79 了解晶体硅的结构和物理性质? P74 认识地壳中硅的存在形态和含量？2.P75 认识二氧化硅在自然界中的存在形态、基本结构单元和构成微粒？小结：一、单质硅和半导体材料1.晶体硅的结构类似金刚石，是正四面体空间网状结构。

2.硅的物理性质：晶体硅是带有金属光泽的灰黑色固体, 熔点高, 硬度大。

其导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。

过渡：利用半导体材料的性质，可制成硅芯片、硅太阳能电池，给人类生产生活带来极大的便利。

3.硅的用途：硅芯片、硅太阳能电池……4.硅在自然界中的存在：主要以熔点很高的氧化物及硅酸盐的形式存在。

二、二氧化硅1.组成结构特点：SiO晶体由硅原子和氧原子组成的四面体网状结构的晶体。

第四章第一节硅、无机非金属材料预习检测( 第一课时）班级姓名1下列变化需要加入氧化剂才能实现的是：（）A、SiO2→SiO32-B、Si→SiO32-C、SiO2→SiD、SiCl4→Si2．下列关于硅的说法不正确的是（）A．硅是非金属元素，但它的单质是灰黑色有金属光泽的固体B．硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质起反应D．当加热到一定程度时，硅能与氧气、氢气等非金属反应3目前被广泛用于信息传输方面的最好材料为（）A、银B、铜C、铝D、光导纤维4、物质不能由单质直接化合生成的是（）A、FeCl3B、CuSC、SiO2D、Al2O35下列物质在空气中久置容易变质。

不是因为发生氧化还原反应的是（）A 过氧化钠B 硫酸亚铁溶液C 水玻璃D 亚硫酸钠6、证明生石灰中既混有石英，又混有石灰石的正确方法是（）A．加入过量盐酸，观察是否有气泡冒出B．加入过量烧碱溶液，观察是否有固体溶解C．加热至高温，观察是否有气体冒出，是否有硅酸钙生成D．先加过量盐酸搅拌，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7、下列说法正确的是( )(A)硅材料广泛应用于光纤通讯(B)工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品(C)水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品(D)粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应8、地壳中含量占一、二位的元素形成的化合物不具有的性质是（）A．熔点高，硬度大B．常温下能与烧碱溶液反应C．高温时能与纯碱反应D．能与水蒸气反应生成酸第五章第一节硅、无机非金属材料课后拓展训练( 第一课时）班级姓名1：下列有关硅的叙述中，正确的是（）A．硅在常温下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。

2：有科学家提出硅是“21世纪的能源”、“未来的石油”的观点。

第一节无机非金属材料的主角——硅课时1二氧化硅和硅酸目标与素养：1.了解硅的结构、存在形式及其制备。

(宏观辨识与微观探析)2.了解二氧化硅、硅酸的主要性质及应用。

(宏观辨识与变化观念)3.了解硅酸的制备和用途。

(科学探究与社会责任)一、二氧化硅1．硅元素的存在及原子结构2．SiO2的组成、结构、性质与用途(1)存在SiO2的存在形式有结晶形和无定形两大类，水晶、玛瑙的主要成分是结晶的二氧化硅。

(2)结构SiO2晶体是由Si和O按原子数之比为1∶2的比例组成的立体网状结构的晶体。

每个硅原子周围结合4个O，每个O周围结合2个Si。

(3)物理性质熔点高；硬度大；溶解性：不溶于水。

(4)化学性质①具有酸性氧化物的通性a ．可与NaOH 溶液反应，其反应方程式为SiO 2＋2NaOH===Na 2SiO 3＋H 2O 。

b ．可与氧化钙反应，其反应方程式为SiO 2＋CaO=====高温CaSiO 3。

②特性除氢氟酸外，SiO 2一般不与其他酸反应，SiO 2与HF 溶液反应，反应的化学方程式为SiO 2＋4HF===SiF 4↑＋2H 2O 。

(5)用途①沙子是基本的建筑材料。

②纯净的SiO 2是现代光学及光纤制品的基本原料，可以制作光导纤维。

③石英和玛瑙制作饰物和工艺品。

④实验室中使用石英坩埚。

二、硅酸 1．物理性质颜色：白色；状态：胶状；溶解性：难溶于水。

2．化学性质3．制备 实验操作实验现象滴加酚酞后溶液呈红色，逐滴加入稀盐酸，有透明的凝胶产生，溶液红色逐渐变浅，最后消失结论Na2SiO3溶液呈碱性；滴加稀盐酸后反应的化学方程式：Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3(胶体)＋2NaCl1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)硅在自然界中既有游离态又有化合态。

()(2)SiO2是一种三原子分子，属于酸性氧化物。

()(3)SiO2与H2O反应可生成硅酸。

()(4)硅酸难溶于水，可溶于NaOH溶液。

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11. 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 + O22COC + O2 CO23C + Fe2O32Fe + 3CO↑①加热条件下，能跟一些非金属单质起反应。

Si + O2 SiO2Si + 2H2 SiH4②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 == SiF4Si + 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。

22SiO2 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，硬度小化学共与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=== NaHCO32NaOH + CO2===Na2CO3+H2O（注意：NaOH与CO2的量不同，则产物不同）与盐反应SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2Na2CO3 + CO2 + H2O == 2NaHCO3点燃点燃性质性CaCO3 + SiO2 CaSiO 3 + CO2↑Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓NaAlO2 + CO2 + 2H2O = Al(OH)3↓+ NaHCO3与碱性氧化物反应SiO2 + CaO CaSiO3CO2 + CaO == CaCO3氧化-还原性SiO2 + 2C Si + 2CO↑（工业制硅）C+42CO2CO特性.：与酸反应SiO2+4HF=SiF4+2H2O常温溶于HF，所以，盛放氢氟酸不能用玻璃瓶，应用塑料瓶。

(第1课时)
教学目标
学问与技能
1、了解硅在自然界中的含量、存在、用途
2、了解二氧化硅的物理性质，把握二氧化硅的化学性质
3、生疏硅酸的制备原理，使同学初步把握化学试验基本操作、基本技能。

过程与方法
1、同学学会运用对比的方法来生疏物质的共性和共性，拥有对新旧学问进行归纳比较力量。

2、通过硅酸的制备，具有试验设计的思维方式。

情感态度价值观
1、同学学会学习元素化合物的正确方法：结构打算性质、性质打算用途。

2、同学了解硅和硅酸在日常生活、生产中的应用，感受化学的有用性，增加学习
教学重点、难点
重点：二氧化硅和硅酸的主要性质
难点：二氧化硅的化学性质
教学过程
板书设计
第一节无机非金属的主角－硅
1、二氧化硅（SiO2）
（1）物理性质：熔点高，硬度大，不溶于水
（2）化学性质：
①酸性氧化物共性：SiO2＋ 2NaOH = Na2SiO3＋H2O
SiO2＋CaO = =CaSiO3
②特性：与氢氟酸反应：SiO2+4HF=SiF4 ↑+2H2O
2、硅酸
（1）主要性质：白色，不溶于水，弱酸性
（2）制备：Na2SiO3+2HCl=H2SiO3(胶体)+2NaCl。

第四章非金属及其化合物第一节无机非金属材料的主角——硅第一课时硅和硅酸教学目标：1、掌握硅、二氧化硅的存在、结构特点和性质。

2、掌握硅酸的制取方法。

3、体会硅在无机非金属材料中扮演的重要角色，增强将化学知识应用于生产、生活和科学技术的意识，赞赏化学科学对信息技术和社会发展的贡献”。

教学重难点：硅、二氧化硅结构特点和性质；硅酸的制取方法教学方法：引导、实验探究、对比、练习教学用具：多媒体、试管、量筒、胶头滴管、试剂瓶教学过程【课程导入】二氧化硅、粘土等物质在现代科技、工农业生产中发挥着很大的作用，今天我与同学们一起探讨一下其中的硅“秘密”。

【师】硅是自然界中分布很广的一种元素，它的含量仅次于氧,居第二位，为26.3%。

请同学们看图4-1。

【师】硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中的大部分岩石、沙子和土壤，约占地壳质量90%以上。

各种各样的硅酸盐和水、空气和阳光构成了人类及生物生存的根基。

自古至今，在无机非金属材料中，硅一直扮演者主角的角色。

【师】那碳和硅元素结构上有什么不同呢？我们能否推测硅单质的性质有哪些？【师】请画出硅和碳的原子结构示意图【生】【分析】硅的原子结构示意图与碳相似，硅原子和碳原子的最外层电子数均为4，硅和碳一样，其原子既不易失去电子也不易得到电子，主要形成四价的化合物。

下面我们就来学习硅的两种重要化合物。

【板书】一、二氧化硅和硅酸【生】阅读P74第三段【师】从书上我们知道硅为亲氧元素，在地球上硅主要是以熔点很高的氧化物及硅酸盐形式存在；而碳主要形成石灰岩和碳酸盐矿物，碳的氧化物二氧化碳通过光合作用进入以碳为骨架的有机世界。

【板书】1、二氧化硅【师】地球上天然二氧化硅称为硅石，约占地壳质量的12％，存在形态有结晶性（二氧化硅晶体）和无定性（硅藻）两种。

【板书】1）、二氧化硅晶体结构【生】阅读科学视野【多媒体】二氧化硅晶体模型【师】将晶体硅结构中的每一个“硅-硅”共价键打开，并在其间夹入一个氧原子，就形成了二氧化硅的晶体。

化学必修1第4章第1节《无机非金属材料的主角——硅》第一课时一、教学目标1. 知识及技能（1）了解硅元素在自然界的存在方式。

（2）了解二氧化硅和硅酸的物理性质, 掌握二氧化硅的化学性质和硅酸的制备及酸性强弱。

（3）培养学生观察能力, 发现、分析和解决问题的能力, 动手操作和实验设计的能力。

（4）使学生了解硅产品的性能、用途, 加深对化学及生产、生活实际的认识进而帮助学生树立民族自豪感, 增强学好化学的自信心。

2. 过程及方法（1）学会利用物质的分类观来指导元素化合物的学习（2）通过对硅的化学性质稳定性以及二氧化硅结构及性质关系的思考, 形成结构决定性质的科学思维品质。

（3）充分利用课本和课外有关硅及其化合物在生活、信息技术中应用的图片, 增加学生的感性认识。

3. 情感态度及价值观（1）认识硅及其化合物的广泛用途, 体会化学的创造性及实用性, 并关注及化学有关的实际问题。

（2）了解化学及大自然的关系, 培养学生热爱化学的情绪, 激发学生学习化学的兴趣。

二、教材分析1. 教学重点二氧化硅的性质、硅酸的制取及酸性强弱2. 教学难点二氧化硅的化学性质三、教学方法多媒体演示、对比探究、实验探究四、教学过程第一课时教师活动学生活动设计意图【引入新课】硅以大量的硅酸盐矿和石英矿存在于自然界中。

如果说碳是组成生物界的主要元素, 那么, 硅就是构成地球上矿物界的主要元素。

硅在地壳中的含量为26.3%, 在所有的元素中居第二位, 地壳中含量最多的元素氧和硅结合形成的化合物, 约占地壳总质量的75%。

我们脚下的泥土、石头和沙子, 我们使用的砖、瓦、水泥、玻璃和陶瓷等等, 这些我们在日常生活中经常遇到的物质, 都是硅的化合物。

【投影】生活中硅及化合物应用图片【结论】硅是无机非金属材料的主角【板书】硅——无机非金属材料的主角【过渡】请在元素周期表中找到硅, 并且画出硅和碳的原子结构示意图。

【结论】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。