高中人教版化学必修一学案：4-1-2 无机非金属材料的主角—硅(附答案)

教 案

课题：第四章 第一节

无机非金属材料的主角------硅(一) 授课班级

课 时

教

学

目

的 知识

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，掌握二氧化硅的化学性质

过程

与

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。

情感

态度

价值观 通过了解材料发展的历史与前景，使学生认识化学在材料科学中的重要地位，体会化学的创造性和实用性，激发对化学科学的兴趣。

重 点 二氧化硅的性质(尤其是作为酸性氧化物的性质)

难 点 二氧化硅的存在等STS关注的拓展性学习内容

知

识

结

构

与

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 )

(1) 存在

(2) 用途

(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

2、硅酸(H2SiO3)

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。

Na2SiO3+2HCl==2NaCl+H2SiO3 ↓

Na2SiO3+H2SO4==Na2SO4+H2SiO3 ↓

Na2SiO3+CO2+H2O==Na2CO3+H2SiO3 ↓ H2SiO3 △

H2O +SiO2

教学过程

教学步骤、内容 教学方法、手段、师生活动

［引入］我们生成的地球，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。

《无机非金属材料的主角——硅》第二课时参考教案

教

学

目

的 知识

与

技能 1、了解硅酸盐、硅的主要性质

2、认识硅酸盐、硅等在生产、信息技术、材料科学等领域的应用

过程

与

方法 通过硅与碳的比较学习，引导学生学会运用对比的方法来认识物质。

情感

态度

价值观 通过对硅酸盐材料及硅的用途学习，使学生了解新型无机非金属材料，培养学生热爱科学的情感。

重 点 硅、硅酸盐的丰富性和多样性

难 点 通过学习，掌握研究非金属元素单质及化合物的一般方法

知

识

结

构

与

板

书

设

计 二、硅酸盐 (silicate)

1、定义：硅酸盐是由硅、氧、金属所组成的化合物的总称。

2、硅酸钠

(1) 物理性质：白色固体，易溶于水，水溶液俗称水玻璃或泡花碱，是一种泡花碱

(2) 化学性质：相对稳定，不能燃烧，不易被腐蚀，

热稳定性强

3、表示方法：

原则：金属氧化物（较活泼------较不活泼 ）

方法：① 找组成元素 ②写成氧化物的形式

③ 原子个数比不变 ④检查有无遗漏

三、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：

Si+2F2==SiF4 Si+4HF==SiF4↑+2H2 ↑

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

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 + O2 2CO

C + O2 CO2

3C + Fe2O3 2Fe + 3CO↑ ①加热条件下，能跟一些非金属单质起反应。

Si + O2 SiO2

Si + 2H2 SiH4

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。

⑵. SiO2与CO2性质的对比：

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

第四章 非金属及其化合物

课程标准：

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。

第一节 无机非金属材料的主角——硅

（第一课时）

教学目标：

1．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；

2．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；

3．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、难点

重点：二氧化硅的性质

难点：硅酸的性质

教学环节 教 师 活 动 学 生 活 动

新课导入 从电脑的芯片、光导纤维、水泥、玻璃和瓷砖等日常生活中的实例引入硅及其化合物。

新

知

学

习 自学讨 论 指导学生阅读，并给出知识整理表格及思考题。

周期表中的位置 原子结构

示意图 在自然界

中的存在

碳

硅 阅读教材P62第1、2、3自然段及资料卡片内容，填表完成知识整理，然后思考讨论：碳和硅在自然界中的存在形式不同的原因是什么？

归纳整 理 检查小结

（1）两元素的共性：在化学反应中其原子既不易失电子也不易得电子，主要形成共价（四价）化合物。

（2）存在差异：硅是一种亲氧元素，在自然界中它总是与氧相互化合的，而碳却没有此特点。

承上启 下 二氧化碳具有哪些重要的性质呢？ 物理性质：CO2是一种 色 体，

溶于水，固态CO2俗称 。

化学性质：

CO2 + H2O ―

CO2 + NaOH ―

CO2 + CaO ―

思考提示： 由CO2的性质推测SiO2可能具有哪些重要交 流 二氧化硅也是一种酸性氧化物 的性质？

归纳整 理 检查小结

SiO2是一种酸性氧化物，可能与水反应生成相应酸；与碱反应生成盐和水；与碱性氧化物反应生成盐。