非金属材料硅2课时教案
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无机非金属材料的主角—硅(第二课时)学习目标:1、初步了解硅酸盐的重要用途及组成。
2、掌握硅的物理性质及重要用途。
3、掌握硅酸钠的化学性质。
重点难点:1、硅酸盐的重要用途及组成。
2、硅的物理性质及重要用途。
学习过程:1、列举硅酸钠的俗称、用途。
还有那些有特殊功能的含硅材料?2、硅酸盐产品总结3、复杂的硅酸盐一般如何表示?如硅酸钙、石棉(CaMg3Si4O12 )4、总结硅单质的物理性质、用途。
5、硅的化学性质及制备方法预习反馈1.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2.硅酸铜钡是当今用最新科学技术才合成的一种物质,然而科学家惊奇地发现,我国秦朝兵马俑用的一种颜料竟也是硅酸铜钡。
由以上事实推测关于硅酸铜钡的说法错误的是()A.易溶于水B.难溶于水C.属于硅酸盐D.属于无机材料3.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4.生产、生活离不开各种化学物质,下列说法不正确的是()A.不需要通过化学反应就能从海水中获得食盐和淡水B.潜水艇在紧急情况下可用过氧化钠供氧C.氯气与烧碱溶液或石灰乳反应都能得到含氯消毒剂D.工业上常用单质硅作为制光导纤维的原料;用铝粉还原一些金属氧化物来制金属5.某种矿物的组成是2MgO.SiO2,其中的酸根离子是 ( )A.SiO32- B.Si2O62- C.SiO22- D.SiO44-6、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;(3)B在空气中燃烧生成C;(4)C在高温下与碳酸钙反应生成D和一种气体;(5)C在高温下与碳反应生成单质B。
根据上述变化,写出A、B、C、D的化学式。
化学《硅无机非金属材料》教案一、教学目标1. 让学生了解硅及其化合物的性质、用途和制备方法。
2. 使学生掌握无机非金属材料的特点、分类和应用。
3. 培养学生的实验操作能力和科学思维。
二、教学内容1. 硅的性质和制备方法2. 硅酸盐产品及其用途3. 无机非金属材料的分类和应用4. 硅及其化合物的性质和用途5. 实验操作:硅酸盐产品的制备和性质验证三、教学重点与难点1. 重点:硅及其化合物的性质、用途和制备方法;无机非金属材料的特点和应用。
2. 难点:硅的制备方法和无机非金属材料的分类。
四、教学方法1. 采用讲授法、实验法、讨论法相结合的方式进行教学。
2. 通过实验操作,培养学生的动手能力和观察能力。
3. 引导学生开展小组讨论,提高学生的合作能力和解决问题的能力。
五、教学准备1. 教材、实验药品和仪器2. 实验室安全常识和实验操作规程3. 相关多媒体教学资源六、教学过程1. 导入新课:通过展示硅及其化合物的图片,引发学生的好奇心,激发学习兴趣。
2. 讲授硅的性质和制备方法:介绍硅的物理性质、化学性质及其制备方法。
3. 讲授硅酸盐产品及其用途:介绍玻璃、陶瓷、水泥等硅酸盐产品的制备原理和用途。
4. 讲授无机非金属材料的分类和应用:介绍无机非金属材料的种类、特点和应用领域。
5. 实验操作:组织学生进行硅酸盐产品的制备和性质验证实验,培养学生的实验操作能力和观察能力。
七、课堂互动1. 提问:硅在自然界中的存在形式是什么?2. 提问:硅酸盐产品有哪些用途?3. 小组讨论:无机非金属材料在日常生活和工业中的应用。
八、课后作业1. 复习硅及其化合物的性质和制备方法。
2. 复习无机非金属材料的分类和应用。
3. 完成实验报告:硅酸盐产品的制备和性质验证。
九、教学评价1. 课堂问答:检查学生对硅及其化合物性质、用途和制备方法的掌握情况。
2. 实验报告:评估学生在实验操作和观察能力方面的表现。
3. 小组讨论:评价学生在合作和解决问题能力方面的表现。
无机非金属材料的主角——硅教学目标:1. 了解硅的基本性质和用途;2. 掌握硅的制备方法和相关反应;3. 了解硅在无机非金属材料中的应用;4. 培养学生对无机非金属材料的兴趣和认识。
教学重点:1. 硅的基本性质和制备方法;2. 硅在无机非金属材料中的应用。
教学难点:1. 硅的制备方法的原理和步骤;2. 硅在无机非金属材料中的作用和效果。
教学准备:1. 教材或教辅;2. PPT或黑板;3. 教学用具(如模型、图片等)。
教学过程:一、导入(5分钟)1. 引导学生回顾有机非金属材料的主角——碳的相关知识;2. 提问:无机非金属材料中,谁是主角?3. 揭晓答案:硅。
二、硅的基本性质(10分钟)1. 介绍硅的元素符号、原子结构、相对原子质量等基本信息;2. 讲解硅的物理性质(如颜色、硬度、导电性等);3. 讲解硅的化学性质(如与氧气、酸、碱等物质的反应)。
三、硅的制备方法(15分钟)1. 介绍硅的制备方法:焦炭还原石英砂法;2. 讲解制备原理:碳与二氧化硅在高温下反应硅和一氧化碳;3. 介绍实验步骤:准备原料,设置炉子,进行还原反应,收集硅。
四、硅的应用(10分钟)1. 讲解硅在无机非金属材料中的应用:玻璃、陶瓷、水泥等;2. 介绍硅在玻璃制造中的应用:作为玻璃原料,调节玻璃的硬度、透光性等;3. 介绍硅在陶瓷中的应用:提高陶瓷的强度、耐磨性等;4. 介绍硅在水泥中的应用:提高水泥的硬度、耐久性等。
五、总结与拓展(5分钟)1. 总结本节课的主要内容:硅的基本性质、制备方法及其在无机非金属材料中的应用;2. 提问:你们还知道硅在哪些领域有应用?3. 鼓励学生进行课外阅读,了解硅在其他领域的应用。
教学反思:本节课通过讲解和实验,使学生了解了硅的基本性质、制备方法及其在无机非金属材料中的应用。
在教学过程中,要注意引导学生主动参与,提问和讨论,以提高学生的学习兴趣和积极性。
结合实验操作,使学生更好地理解硅的制备原理和步骤。
无机非金属材料的主角—硅2教学设计无机非金属材料的主角—硅2教学设计知识与技能:①了解硅酸盐的主要用途和组成。
②了解硅的物理性质和重要用途。
③掌握硅酸钠的化学性质。
过程与方法:通过自主探究,培养学生自主学习的能力情感、态度学习陶瓷、玻璃和水泥的有关知识,了解中华民族传统文化,与价值观培养学生的爱国主义情感,激发学生学习化学的兴趣。
教学重点:硅酸盐的性质和重要用途教学难点:硅的晶体结构教学方法:阅读法和比较法相结合教学准备:多媒体课件教学过程:第一课时【引言】中国誉称“瓷国”。
陶瓷是我中华民族一项最伟大的创造,具有悠久而辉煌的历史。
原始陶器大约是1万年前出现在中国。
“陶”作为历史上第一种人造材料成为人类摆脱蒙昧的时代标志,秦兵马俑的制造展示了当时制陶规模和高超的动手术与艺术水平。
瓷器在东汉晚期发明,到宁朝形成了举世闻名的“柴”、“汝”、“哥”、“钧”、“定”、“官”几大名窑,其制品工艺之精湛达到“青如天”、“薄如纸”、“声如磬”的水平。
而陶瓷主要含硅元素。
秦兵马俑和古陶器的图片。
【板书】三、硅酸盐1、硅酸盐(1)定义:硅酸盐是由硅、氧和金属组成的复杂化合物的总称。
(2)物理性质:一般不溶于水。
(3)化学性质:性质稳定,不易和别的物质反应。
(4)硅酸盐组成的表示方法:硅酸盐种类繁多,结构复杂,为了方便记忆和计算,常用氧化物的形式表示硅酸盐的组成。
书写顺序为:金属氧化物、二氧化硅、水。
若有两种金属氧化,则活泼的在前,较不活泼的在后。
用氧化物形式表示下列硅酸盐:镁橄榄石[Mg2SiO4] 2MgOSiO2高岭土[Al2(Si2O5)(OH)] Al2O32SiO22H2O正长石[K2Al2Si6O16 ] K2O Al2O36SiO2请用氧化物的形式表示硅酸钠[Na2SiO3]、镁橄榄石[Mg2SiO4]、高岭土[Al2(Si2O5)(OH)4]的组成,一学生写在投影片上。
Na2OSiO2 2MgOSiO22、硅酸钠硅酸盐种类很多,大多难溶于水,可溶性硅酸盐,最常见的是Na2SiO3。
无机非金属材料硅的教案无机非金属材料硅的教案第一节无机非金属材料的主角——硅教材分析:[展示]二氧化硅的结构模型[师]二氧化硅晶体,基本结构单元是正四面体,每个Si结合4个O,每个O结合2个Si,形成空间网状结构。
正是这种结构,决定了其具有优良的物理和化学性质。
[思考与交流] 请根据SiO2的存在和应用思考:二氧化硅具有哪些物理性质?化学稳定性如何?你的根据是什么?SiO2的这些性质是由什么决定的?[学生活动][归纳、总结、板书]①物理性质:熔点高、硬度大②用途:建筑材料、饰品、工艺品③化学性质:稳定性好[过渡]下面我们一起来看看SiO2的化学性质,玻璃的主要成分是二氧化硅和硅酸盐,我们通过其性质,来看SiO2的性质。
[师]我们可以用玻璃瓶来装试剂:酸、碱、盐,这可以看出其化学性质稳定,不能够跟一般的酸发生反应,除HF外。
[板书]a、不与酸反应,氢氟酸除外SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O用途:可以在玻璃上雕刻花纹等[师]因为HF酸可以和SiO2反应,所以HF的保存就不能使用玻璃瓶,而用塑料或橡胶瓶,我们可以用这个性质在玻璃上雕刻花纹,量器上雕刻刻度等。
[展示]装有NaOH的试剂瓶[思考]一般的试剂瓶都使用玻璃瓶塞,而这个试剂瓶使用的是橡胶塞,为什么?[思考、讨论][总结]我们开始将CO2和SiO2比较,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,即能与碱、碱性氧化物反应。
[板书]b、与碱性氧化物反应C、与碱反应SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O[师]正是因为其能与NaOH发生反应,所以其瓶塞使用的是橡胶塞。
[过渡]CO2溶于水生成H2CO3,SiO2我们知道它是不能溶于水的,它有没有对应的酸呢?如何制取呢?[思考]碳酸的制取,使用的是强酸制弱酸的方法,那么硅酸是不是也可以使用同样的方法获得呢?[探究实验4-1]试管中取3l Na2SiO3溶液,滴入2滴酚酞,逐滴加入稀HCl,边加边振荡,至红色变浅并接近消失时停止。
无机非金属材料的主角——硅教案一、教学目标1.了解硅的性质、结构、制备方法等基本知识;2.了解和熟悉硅材料的应用;3.培养学生的实验观察能力。
二、教学重难点1.硅的结构及其与性质的关系;2.硅材料的制备和应用;3.学生实验操作能力的培养。
三、教学准备1.教学课件;2.硅单质、具有不同功能的硅制品;3.实验器材:氢氧化钠、纯水、红磷、高岭土、五氧化二磷、氯化铝、氢氯酸、硅粉等。
四、教学过程1.硅的基本性质(1)硅的物理性质硅是一种灰白色的晶体,呈金刚石型。
硅是一种非金属元素,它的电子构型为1s22s22p63s23p2。
硅的原子量为28.086。
硅的密度为2.33 g/cm^3,熔点为1410℃,沸点为2355℃。
硅是一种重要的半导体材料,是电子元件中基本的元素之一。
(2)硅的化学性质硅在自然界中是十分稳定的,不易被氧化、腐蚀和溶解,但碰到碱液时则易被溶解,生成硅烷气体。
硅可以与许多非金属元素生成硅化物,也可以与某些金属发生反应,生成金属硅化物。
在高温下,硅可以与氢气反应生成硅烷气体。
2.硅的结构及其与性质的关系(1)硅的晶体结构和晶格参数硅的晶体结构是面心立方堆积,晶格参数a=b=c=543pm,β=90°。
(2)硅的性质与晶体结构的关系硅的结构特别稳定,与其晶体结构有关,硅的键能很高,使得硅在常温下很难被破坏,因此硅的化学性质很稳定,不易被溶解、被氧化或腐蚀。
硅的电子外层缺少两个电子,因此硅是一种半导体材料,具有重要的电子元器件的应用。
3.硅材料的制备与应用(1)硅单质的制备硅单质的制备方法有两种,一种是通过红磷还原硅四氢化合物制取;另一种是通过高温还原过氧化硅或五氧化硅制取。
(2)硅材料的应用硅材料具有重要的应用价值,被广泛应用于电子工业、新材料领域、化学工业和铸造业等领域。
硅材料的应用形式包括单质硅、无规网硅和单晶硅。
硅材料的应用包括电子全息术、太阳能电池、光学器件、半导体器件、硅晶砷丘器件等。
无机非金属材料硅的教案教学目标:1. 了解硅的物理性质和化学性质;2. 掌握硅在无机非金属材料中的应用;3. 培养学生的实验操作能力和科学思维。
教学重点:1. 硅的物理性质和化学性质;2. 硅在无机非金属材料中的应用。
教学难点:1. 硅的化学性质;2. 硅酸盐材料的制备和应用。
教学准备:1. 实验室用具:烧杯、试管、滴定管等;2. 实验试剂:硅酸、氢氧化钠、盐酸等;3. 课件和教学素材。
教学过程:一、导入(5分钟)1. 引导学生回顾有机非金属材料的概念和特点;2. 提问:你们听说过硅吗?硅有什么特点?二、硅的物理性质(10分钟)1. 介绍硅的物理性质,如晶体结构、熔点、导电性等;2. 通过实物展示或图片,让学生了解硅的外观和晶体结构;3. 讲解硅的熔点和导电性,并进行实验验证。
三、硅的化学性质(10分钟)1. 介绍硅的化学性质,如与氧、酸、碱的反应等;2. 讲解硅与氧的反应,介绍硅酸盐的;3. 进行硅与氢氧化钠、盐酸的反应实验,让学生观察并记录实验现象。
四、硅在无机非金属材料中的应用(10分钟)1. 介绍硅在无机非金属材料中的应用,如玻璃、陶瓷、水泥等;2. 讲解玻璃的制备原理和过程,让学生了解硅在玻璃制造中的作用;3. 通过图片或实物展示,让学生了解陶瓷和水泥中的硅含量。
五、课堂小结(5分钟)1. 回顾本节课所学内容,让学生总结硅的物理性质和化学性质;2. 强调硅在无机非金属材料中的应用,引导学生思考硅的重要性和实际意义。
教学反思:本节课通过讲解和实验,让学生了解了硅的物理性质和化学性质,以及硅在无机非金属材料中的应用。
在教学过程中,要注意引导学生参与实验,观察实验现象,培养学生的实验操作能力和科学思维。
结合实际生活中的例子,让学生了解硅的重要性和实际意义。
六、硅的氧化物——二氧化硅(10分钟)1. 介绍二氧化硅的化学性质和晶体结构;2. 讲解二氧化硅与碱的反应,如与氢氧化钠的反应硅酸钠;3. 进行二氧化硅与氢氧化钠的反应实验,让学生观察并记录实验现象。
《硅无机非金属材料》教学设计一、教学目标1、知识与技能目标(1)了解硅在自然界中的存在形式,知道硅的物理性质和化学性质。
(2)掌握二氧化硅的性质和用途,理解硅酸钠的性质和用途。
(3)了解传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的特点和用途。
2、过程与方法目标(1)通过实验探究,培养学生的观察能力、实验操作能力和分析解决问题的能力。
(2)通过对硅及其化合物性质的学习,培养学生的归纳总结能力和逻辑思维能力。
3、情感态度与价值观目标(1)通过了解硅及其化合物在生产、生活中的广泛应用,激发学生学习化学的兴趣和热情。
(2)通过对新型无机非金属材料的介绍,培养学生的创新意识和科学精神。
二、教学重难点1、教学重点(1)硅、二氧化硅的性质和用途。
(2)硅酸钠的性质和用途。
2、教学难点(1)二氧化硅的化学性质。
(2)硅及其化合物在材料领域的应用。
三、教学方法讲授法、实验探究法、讨论法四、教学过程1、导入新课(展示电脑芯片、玻璃、陶瓷等图片)同学们,在我们的日常生活中,有很多物品都离不开硅这种元素。
比如电脑芯片、玻璃、陶瓷等。
那么,硅到底有哪些性质和用途呢?今天我们就来一起学习硅和无机非金属材料。
2、讲授新课(1)硅的存在和物理性质硅在自然界中主要以二氧化硅和硅酸盐的形式存在。
硅是一种带有金属光泽的灰黑色固体,具有硬度大、熔点高、导电性介于导体和绝缘体之间的物理性质。
(2)硅的化学性质①常温下,硅的化学性质不活泼,但在加热或高温条件下能与氧气、氯气等发生反应。
②硅能与氢氟酸发生反应:Si + 4HF = SiF₄↑ + 2H₂↑(3)二氧化硅①二氧化硅的存在形式二氧化硅广泛存在于自然界中,如石英、沙子、水晶等。
②二氧化硅的物理性质二氧化硅是一种坚硬难熔的固体,不溶于水。
③二氧化硅的化学性质a 酸性氧化物的通性:SiO₂+ 2NaOH = Na₂SiO₃+ H₂Ob 与氢氟酸反应:SiO₂+ 4HF = SiF₄↑ + 2H₂O (此反应常用于雕刻玻璃)(4)硅酸钠硅酸钠是一种可溶性的硅酸盐,其水溶液俗称水玻璃,具有粘性。
化学《硅无机非金属材料》教案一、教学目标1. 知识与技能:(1)了解硅及其化合物的物理性质和化学性质;(2)掌握硅无机非金属材料的主要种类及其应用;(3)了解硅无机非金属材料的制备方法。
2. 过程与方法:(1)通过实验观察硅及其化合物的性质;(2)通过案例分析,了解硅无机非金属材料在工程中的应用;(3)通过小组讨论,探讨硅无机非金属材料的制备方法。
3. 情感态度与价值观:(1)培养对硅无机非金属材料的兴趣和好奇心;(2)强化环保意识,关注硅无机非金属材料在可持续发展中的作用。
二、教学重点与难点1. 教学重点:(1)硅及其化合物的性质;(2)硅无机非金属材料的主要种类及其应用;(3)硅无机非金属材料的制备方法。
2. 教学难点:(1)硅无机非金属材料的制备原理;(2)硅无机非金属材料在工程中的应用。
三、教学准备1. 实验器材:烧杯、试管、滴定管等;2. 实验试剂:硅酸盐、氢氧化钠、盐酸等;3. 课件和教学素材。
四、教学过程1. 导入新课:通过展示硅无机非金属材料在日常生活和工程中的应用实例,引导学生关注和学习本节课内容。
2. 知识讲解:(1)硅的物理性质和化学性质;(2)硅酸盐的制备和性质;(3)硅无机非金属材料的主要种类及其应用;(4)硅无机非金属材料的制备方法。
3. 实验演示:(1)硅酸盐的制备实验;(2)硅酸盐的性质实验。
4. 案例分析:通过分析硅无机非金属材料在工程中的应用案例,帮助学生了解其在实际工程中的重要性。
5. 小组讨论:让学生分组讨论硅无机非金属材料的制备方法,分享各自的观点和成果。
五、课后作业1. 复习本节课所学内容,整理实验数据和案例分析;2. 预习下一节课内容;3. 完成课后练习题。
六、教学评估1. 课堂提问:通过提问了解学生对硅及其化合物性质、硅酸盐制备和硅无机非金属材料应用的理解程度。
3. 课后练习:检查学生对课堂所学知识的掌握情况。
七、教学反思在课后,对比教学目标,分析学生的学习效果,针对学生的掌握情况,调整教学方法及内容,以便更好地开展后续教学。
第四章非金属及其化合物第一节无机非金属材料的主角—硅备课人祁建平黄宇【教材分析】本节课主要介绍无机非金属材料的主角——硅及其化合物的物理性质、化学性质及存在应用等。
从硅及其化合物的知识体系来看,它由二氧化硅和硅酸、硅酸盐以及硅单质等三部分内容组成。
在内容编排上打破常规,首先从硅的亲氧性引出硅主要存在的两种形式——二氧化硅和硅酸盐,接着介绍二氧化硅的性质,再介绍硅酸、硅酸盐的一些性质,最后介绍在高新技术领域应用广泛的硅单质。
【教学方法】1、自主学习,培养学生自学的能力。
2、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。
【教具】多媒体电脑投影设备、必须的实验仪器和药品【课时安排】2+2第一课时二氧化硅及硅酸;第二课时硅酸盐及硅;第一课时【教学目标】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,掌握二氧化硅的化学性质【教学重点】二氧化硅的性质(尤其是作为酸性氧化物的性质)【教学难点】二氧化硅的存在等STS关注的拓展性学习内容【教学过程】[引入]我们生活的地球,它坚硬的地壳是由什么构成的?岩石,构成岩石的主要成分是硅酸盐及硅的氧化物。
[问]一提到硅,同学们又能想到什么呢?硅谷:美国新兴的高技术产业开发区,电子技术研究中心,计算机生产的重要基地,位于加利福尼亚州圣弗朗西斯科南端.半导体:单晶硅是半导体器材的核心材料,硅半导体是集成电路的主要材料,估计在21世纪,硅仍然会占半导体材料的95%以上.沙子、石英、水晶:主要成分是硅的氧化物光导纤维:从石英玻璃熔融体中,拉出直径为100微米的细丝.再把千百根光导纤维组合并增强处理,就制成光缆,其优点:质轻,体积小,输送距离长,保密性好,成本低。
[导入]从古至今,在无机非金属材料中,硅一直都在扮演着主要的角色。
今天,就让我们一同来研究一下硅的氧化物------二氧化硅及硅酸和硅酸盐的性质。
[板书]第四章第一节无机非金属材料的主角------硅(一)[讲]硅在地壳中含量丰富,仅次于氧,排在第二位,约占26.3%。
[看书]元素周期表[讲]位于周期表中的第四长列上的是碳族,这一族可谓是豪门望族。
其中具有代表性的是其中的两位兄长。
碳,形成了无数种构成人类和其它地球生物等的有机物,“统治了有机界”。
其构成的煤、石油等有机化产品和材料是现代化的基石。
而它的弟弟------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的原子结构示意图,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。
主要形成正四价的化合物。
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。
[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在工业上用途也非常广泛,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) 用途结晶形:玛瑙、石英、水晶硅石无定形:硅藻土[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的性质有这么大的差别呢?[讲]主要取决于结构的不同。
CO 2是C 与O 通过化学键所连接的分子结构,而SiO 2 是Si —O 四面体结构[投影]硅氧四面体结构[讲]四面体:每1个Si 原子周围结合4个O 原子,Si 在中心,O 在四个顶角. 同时每1个O 原子周围结合2个Si 原子相结合。
二氧化硅中氧原子与硅原子个数比为2:1,通常用SiO 2 来表示二氧化硅的组成.[板书](4) 结构:空间网状结构[讲]我们说,结构决定性质,SiO 2 的网状结构不仅决定了其物理性质的特殊性,还决定了其化学性质的稳定性。
[板书](5) 化学性质:稳定,不活泼○1 具有酸性氧化物的性质:(不溶于水且不和水反应) 与强碱反应 :SiO 2+2NaOH = Na 2SiO 3+H 2O 与碱性氧化物反应:SiO 2+CaO高温CaSiO 3[讲]SiO 2除了具有酸性氧化物的通用性之外,还具有特性。
比如酸性氧化物一般不与酸反应,而SiO 2却能与HF 反应,这也是工业上雕刻玻璃的反应原理[板书]○2 与HF 的反应:SiO 2+4HF = SiF 4 ↑+2H 2O [讲]除此之外,SiO 2在制水泥、玻璃、纯硅时,还有一些特殊反应 [投影小结]○3 弱氧化性:SiO 2+2C高温Si +2CO ↑ (工业上制粗硅) ○4 与某些盐反应:Na 2CO 3+SiO 2高温Na 2SiO 3+CO 2↑CaCO 3+SiO 2高温CaSiO 3+CO 2 ↑ (工业上制玻璃的主要反应)[思考与交流]1、实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸?HF 能腐蚀玻璃,因此,盛装氢氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。
2、实验室盛装NaOH 溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞?NaOH 溶液能与玻璃中的SiO 2 反应生成Na 2SiO 3 ,使瓶塞部分粘结而无法打开。
因此盛装NaOH 溶液的试剂瓶不能用玻璃塞而要用橡胶塞。
3、比较CO 2与SiO 2的区别(见板书设计的表格)[过]刚才我们提到SiO 2不能溶于H2O 得到相应的酸,但它对应的酸叫硅酸,那么硅酸是一种怎样制的[SiO ][板书]2、硅酸(H2SiO3)[讲]H2SiO3是一种比H2CO3还要弱的酸,它不溶于水,不能使指示剂变色,是一种白色粉末状的固体。
[板书]硅酸是一种弱酸,它不溶于水,不能使指示剂变色,是一种白色粉末状的固体。
[问]SiO2不溶于水且不和水反应,那么如何制备硅酸呢?结合初中制备CO2的方法来设想一下?[讲]初中制备CO2是利用碳酸盐与强酸反应,是强酸制弱酸的原理。
H2SiO3也是一种很弱的酸,我们是否也可以用硅酸盐来制备呢?[投影实验]P76 实验4-1实验4-1:向饱和Na2SiO3溶液中滴入酚酞,再滴入稀盐酸现象滴入酚酞溶液显红色,再滴入盐酸红色消失,并有透明胶状物质生成结论Na2SiO3溶液呈碱性,与酸反应生成了H2SiO3且H2SiO3难溶于水化学方程式Na2SiO3+2HCl==H2SiO3↓+2NaCl[问]若改向Na2SiO3溶液中滴加H2SO4会有什么现象呢?[板书]Na2SiO3+2HCl==2NaCl+H2SiO3↓Na2SiO3+H2SO4==Na2SO4+H2SiO3↓[讲]所生成的硅酸逐渐聚合而形成胶体-硅酸溶胶,硅酸浓度较大时,则形成软而透明的、胶冻状的硅酸凝胶。
硅酸凝胶经干燥脱水就形成硅酸干胶,称为“硅胶”。
硅胶多孔,吸附水分能力强,常用做实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂,也可以用作催化剂的载体。
[讲]如果对硅酸加热,其可以分解生成SiO2[板书]H2SiO3△H2O +SiO2[活动与探究]硅酸是一种比碳酸还要弱的酸,请利用中学实验室常见的仪器及药品,设计一个简单实验,证明硅酸的酸性比碳酸弱,并完成一份实验报告。
[分析]利用CO2溶于水产生H2CO3,而H2CO3的酸性比H2SiO3的酸性强,可以将CO2通入到Na2SiO3的溶液中。
[板书]Na2SiO3+CO2+H2O==Na2CO3+H2SiO3↓[总结]本节课我们学习了一种重要的非金属元素硅的化合物SiO2和H2SiO3,了解了SiO2的重要性质及用途。
知道了晶莹透明的水晶、五彩斑斓的玛瑙与普通沙子的化学成分并没有什么两样。
知道了SiO2在当前信息时代、IT产业中的重要作用。
化学知识可以帮助我们认识,了解世界,我们也可以用学过的知识进行发明、创造,造福人类。
【板书设计】第四章第一节无机非金属材料的主角—硅(一)一、二氧化硅和硅酸1、二氧化硅(SiO2 )<silicon dioxide>(1) 存在(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(4) 结构:空间网状结构(5) 化学性质:稳定,不活泼○1具有酸性氧化物的性质:(不溶于水且不和水反应)与强碱反应:SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O与碱性氧化物反应:SiO2+CaO高温CaSiO3○2与HF的反应:SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O○3弱氧化性:SiO2+2C高温Si +2CO↑(工业上制粗硅)○4与某些盐反应:Na2CO3+SiO2高温Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2高温CaSiO3+CO2↑(工业上制玻璃的主要反应)二氧化碳二氧化硅类别酸性氧化物酸性氧化物存在空气存在于岩石、沙子、硅石、石英、水晶、硅藻土中化学式的意义可表示CO2分子的组成不能表示SiO2的分子组成,仅表示SiO2中硅原子和氧原子个数之比为1:2物理性质气体,熔、沸点低,可溶于水,比空气重,不支持燃烧,不支持呼吸灰黑色固体,坚硬,不溶于水,熔、沸点高与水反应CO2+H2O=H2CO3不反应与酸反应不反应除HF外不反应4HF+ SiO2= SiF4↑+2H2O与盐反应CO2+Na2CO3+H2O=2NaHCO3SiO2+Na2CO3△CO2↑+Na2SiO3与碱反应CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OSiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O与CaO反应CO2+CaO高温CaCO3SiO2+CaO高温CaSiO3转化Na2SiO3+2 H2O+ CO2====H4SiO4+ Na2CO3H4SiO4===== SiO2+2 H2O用途饮料、制碱,做干粉灭火器光导纤维、化学仪器、光学仪器、钟表部件、电子元件等CO2SiO2物理性质无色无味气体,熔沸点都很低,微溶于水,存在于空气中灰黑色固体,熔沸点都很高,不溶于水,存在于岩石中,俗名硅石、石英、水晶,纤维、玻璃、硅藻土中都大量含有2、硅酸(H 2SiO 3)硅酸是一种弱酸,它不溶于水,不能使指示剂变色,是一种白色粉末状的固体。