2019-2020年高考化學(xué) 第一節(jié) 無(wú)機(jī)非金屬材料的主角—硅 第2課時(shí)教案.doc
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2019-2020年高考化學(xué) 第一節(jié) 無(wú)機(jī)非金屬材料的主角—硅 第2課時(shí)教案 三維目標(biāo) 知識(shí)與技能 1.了解硅酸鹽的重要用途及組成。 2.了解硅的重要用途,了解硅單質(zhì)的物理性質(zhì)。 3.掌握Na2SiO3的化學(xué)性質(zhì)。 過(guò)程與方法 通過(guò)自主學(xué)習(xí)、探究,培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。在教師的指導(dǎo)下,通過(guò)上網(wǎng)查閱資料培養(yǎng)獨(dú)立查閱資料的能力。 情感、態(tài)度與價(jià)值觀 學(xué)習(xí)有關(guān)“陶瓷”的知識(shí),了解中華民族的傳統(tǒng)文化,培養(yǎng)學(xué)生愛(ài)國(guó)主義情感。通過(guò)硅及其化合物重要用途的學(xué)習(xí),激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。 教學(xué)重點(diǎn) 硅酸鹽的性質(zhì)及重要用途、硅的用途 教學(xué)難點(diǎn) 硅晶體結(jié)構(gòu),硅酸鹽的組成 教具準(zhǔn)備 多媒體課件、實(shí)物投影儀、燒杯、膠頭滴管、酒精燈、火柴、鑷子、蒸餾水、Na2SiO3溶液、手機(jī)芯片、玻璃片、石棉、水泥、砂紙、砂輪 教學(xué)過(guò)程 導(dǎo)入新課 〔多媒體播放課件〕 1.馳名世界的中國(guó)瓷器:景德鎮(zhèn)陶瓷 2.舉世聞名的萬(wàn)里長(zhǎng)城 3.世界奇跡——三峽大壩 4.世界大都市上?!獤|方明珠、發(fā)展日新月異的浦東新區(qū)、深圳特區(qū)…… 5.筆記本電腦,超大規(guī)模集成電路芯片 推進(jìn)新課 師:剛才我們所觀看的幻燈片,從遠(yuǎn)古的陶瓷、秦磚漢瓦,到現(xiàn)代的摩天大樓,迅速發(fā)展的信息產(chǎn)業(yè),無(wú)一不與硅酸鹽、硅及其化合物有著密切的聯(lián)系。這一切的一切,無(wú)一不在影響、改變著我們的生活,這一切的一切也都充分展示了硅及硅酸鹽經(jīng)久不衰的魅力!體現(xiàn)了它們重要的用途! 師:硅酸鹽是由硅、氧和金屬元素組成的化合物的總稱,在自然界分布極為廣泛。 師:展示Na2SiO3、玻璃片、水泥、石棉,取一小團(tuán)石棉、少量水泥于小燒杯中,加入少量的水,攪拌,觀察現(xiàn)象。 取少量水泥,加入稀鹽酸,觀察。 取一玻璃碎片,在酒精燈上灼燒,觀察變化。 生:由上述實(shí)驗(yàn)及我們的生活常識(shí)可以知道:硅酸鹽結(jié)構(gòu)很復(fù)雜,一般不溶于水,性質(zhì)也很穩(wěn)定。做[實(shí)驗(yàn)42] 取兩片濾紙,分別用蒸餾水和飽和Na2SiO3溶液潤(rùn)濕,之后,同時(shí)分別用鑷子夾住放在酒精燈的外焰上點(diǎn)燃,觀察現(xiàn)象。 干濾紙 用蒸餾水潤(rùn)濕 用Na2SiO3溶液潤(rùn)濕 現(xiàn)象 結(jié)論 師:請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合課本及上述實(shí)驗(yàn),對(duì)Na2SiO3的性質(zhì)及用途加以總結(jié)。 生:(1)Na2SiO3是一種鈉鹽,易溶于水。(2)Na2SiO3具有一定的黏性,可作黏合劑。 (3)Na2SiO3可作防火劑。(4)Na2SiO3俗名水玻璃。(5)Na2SiO3可作肥皂的填充劑。 師:展示實(shí)驗(yàn)盛放NaOH、Na2SiO3、稀鹽酸、稀H2SO4的試劑瓶,請(qǐng)同學(xué)們比較其瓶塞的不同。 生:不同之處是:NaOH、Na2SiO3溶液的試劑瓶塞是橡皮塞;而HCl、H2SO4溶液的瓶塞為玻璃塞。 [知識(shí)拓展] 師:NaOH、Na2CO3溶液瓶塞相同,都是橡皮塞而不是玻璃塞。你能推測(cè)可能是什么原因造成的嗎?請(qǐng)討論。 生:Na2CO3溶液可能也和玻璃反應(yīng);Na2CO3溶液某方面性質(zhì)可能與NaOH溶液相似,能與玻璃中的某些成分反應(yīng);Na2CO3溶液可能也與NaOH相似,顯很強(qiáng)的堿性,也能與玻璃中的SiO2反應(yīng);NaOH能與玻璃中的SiO2反應(yīng),生成具有一定黏性的Na2SiO3溶液,使瓶塞易被粘住,不易打開(kāi)。 師(總結(jié)):同學(xué)們剛才分析得很好,也很有道理!現(xiàn)在我們共同來(lái)分析一下NaOH、 Na2CO3的組成。它們都是離子化合物,且所含的金屬陽(yáng)離子都相同,因此,不同的性質(zhì)應(yīng)該由不同的陰離子所引起,即的某些方面的性質(zhì)可能與OH-的某些方面性質(zhì)相似。而以后的進(jìn)一步學(xué)習(xí)會(huì)使我們明白這個(gè)道理:正是由于在水溶液中產(chǎn)生了大量的OH,使Na2CO3溶液也具有較強(qiáng)的堿性,能和玻璃中的SiO2反應(yīng),生成具有一定黏性的Na2SiO3溶液,易把瓶塞粘住,而不易打開(kāi)。 同理,大家可以進(jìn)一步分析、探究:盛K2CO3溶液的試劑瓶塞用的是橡皮塞還是玻璃塞? 生(齊答):應(yīng)該是橡皮塞。 師:展示K2CO3溶液的試劑瓶——真是橡皮塞! 師:同學(xué)們從初中乃至從小學(xué)就開(kāi)始學(xué)習(xí)英語(yǔ)。“China”一詞大家都知道它的漢語(yǔ)翻譯是“中國(guó)”,可是,同學(xué)們知道它的最根本的含義嗎? 生:我知道!它的本意指的是“瓷器”。 師:對(duì)!中華民族是一個(gè)勤勞、善良、勇于創(chuàng)造的民族!中華民族有著五千年光輝、燦爛的文明!也只有五千年的文化底蘊(yùn),才能孕育出中華民族的智慧,才能磨煉出一雙雙巧奪天工之手!才能為世人捧出一件件精美絕倫的陶瓷制品! [多媒體播放] 1.陜西半坡出土的人面魚紋彩陶盆 2.精美的清代花瓶 師:請(qǐng)同學(xué)們舉例說(shuō)明我們?nèi)粘I钪杏心男┪锲肥翘沾芍瞥傻模扛饔惺裁磧?yōu)良的性能? 生:碗、火鍋、衛(wèi)生潔具。電源開(kāi)關(guān)、貼墻壁的瓷磚。高壓線上掛的瓷環(huán)絕緣器。 …… 師:同學(xué)們所舉的事例,都是傳統(tǒng)的硅酸鹽陶瓷,它們有很多優(yōu)良性能,為我們的生活、為人類的科技進(jìn)步作出了很大的貢獻(xiàn)。受傳統(tǒng)陶瓷某些特殊性能的啟發(fā),科技工作者在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了一次又一次的創(chuàng)新,又研制出了許多種組成不同、性能更特殊的新型陶瓷。 生:看書,教材P79:科學(xué)視野——新型陶瓷。 [多媒體播放] 無(wú)機(jī)非金屬材料家庭中的重要一員——新型陶瓷。 [知識(shí)拓展] 參考教材P79,另外,指導(dǎo)學(xué)生查閱資料補(bǔ)充。 師:硅酸鹽種類繁多,結(jié)構(gòu)也很復(fù)雜,為了方便起見(jiàn),也為了便于同學(xué)們理解,通常用氧化物的形式來(lái)表示硅酸鹽的組成:硅酸鹽中的Si元素,以SiO2的形式表示,金屬元素如Na、K、Mg、Al、Ca等,以它們常見(jiàn)的氧化物形式表示,H元素以H2O的形式表示。 方法:(1)找出組成元素 (2)寫成氧化物的形式 (3)注意原子守恒 (4)檢查有無(wú)遺漏 [例題剖析] (例1)正長(zhǎng)石的組成,可表示成KAlSi3Ox,則x=_________,用氧化物的形式表示的組成為_(kāi)______________。 師:請(qǐng)同學(xué)們先自主分析,求解??梢杂懻?。 [實(shí)物投影儀展示部分學(xué)生練習(xí)] 師(總結(jié)分析):根據(jù)化合物中各元素的正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和必為零,有 1(+1)+1(+3)+3(+4)+x(-2)=0,x=8 按化合價(jià)規(guī)則可把KAlSi3O8改寫成二氧化硅與金屬氧化物的形式: K2OAl2O33SiO2或K2OAl2O36SiO2 (例2)礦泉水一般是由巖石風(fēng)化后被地下水溶解其中可溶部分生成的。風(fēng)化作用是指礦物與水和CO2同時(shí)作用的過(guò)程。如鉀長(zhǎng)石(KAlSi3O8)風(fēng)化生成高嶺土〔Al2Si2O5(OH)4〕的反應(yīng)為: 2KAlSi3O8+2H2CO3+9H2O====2K+++4H4SiO4+Al2Si2O5(OH)4 這個(gè)反應(yīng)能夠發(fā)生的原因是____________________________________。 生:由反應(yīng)方程式可以知道,該反應(yīng)不是氧化還原反應(yīng),是復(fù)分解反應(yīng)。因此,不能用氧化還原反應(yīng)的原理去分析解釋,只能從復(fù)分解反應(yīng)的規(guī)律去尋找答案。方程式左邊有H2CO3,右邊生成物有H4SiO4,符合強(qiáng)酸制備弱酸的原理。 師(總結(jié)分析):很好,此反應(yīng)可看成酸和鹽之間的復(fù)分解反應(yīng),此反應(yīng)能夠發(fā)生的原因是較強(qiáng)的酸生成較弱的酸。 解答:碳酸酸性比硅酸強(qiáng)。 師:展示砂紙、砂輪、變壓器的硅鋼片。 師:這些都是具有特殊功能的含硅的物質(zhì)。 生看書:教材P78~79 [板書]三、硅單質(zhì) 師:雖然硅的化合物很多,隨處可見(jiàn),而且從遠(yuǎn)古時(shí)期人類就已經(jīng)學(xué)會(huì)加工和使用陶瓷,但是硅的單質(zhì)卻到很晚——18世紀(jì)上半葉才制備出來(lái)。 [多媒體播放] 硅的制備歷史 師:展示晶體Si及晶體Si的結(jié)構(gòu)模型,引導(dǎo)學(xué)生觀察并歸納、總結(jié)。 生:(歸納總結(jié)) (1)Si晶體結(jié)構(gòu)為正四面體形。 (2)單質(zhì)Si有晶體硅和無(wú)定形硅兩種。 (3)有金屬光澤、灰黑色固體。 (4)熔點(diǎn)高(1 410 ℃)、硬度大、質(zhì)脆。 (5)良好的半導(dǎo)體材料。 (6)有很廣泛的用途。 (7)常溫下化學(xué)性質(zhì)不活潑。 師(進(jìn)一步總結(jié)、完善):同學(xué)們請(qǐng)把書翻到后面元素周期表。看一看與Si位于同一橫行的左邊元素及右邊元素各是什么?由此能否體會(huì)出Si的半導(dǎo)體性質(zhì)? 生:同一橫行中,Si左邊的元素為鈉(Na)、鎂(Mg)、鋁(Al),都是金屬元素;Si右邊的元素分別為磷(P)、硫(S)、氯(Cl)、氬(Ar),為非金屬元素,Si位于其中間。金屬易導(dǎo)電,而非金屬單質(zhì)一般不易導(dǎo)電。因此,可以理解Si的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間,為半導(dǎo)體。 [多媒體播放] [課堂小結(jié)] 師:本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了硅酸鹽的重要用途及性質(zhì),了解了硅酸鈉的特性——耐火。知道了Si單質(zhì)的重要用途。從結(jié)構(gòu)上、從周期表的位置,進(jìn)一步理解了Si的性質(zhì)。21世紀(jì)人類所面臨的重大問(wèn)題之一:能源危機(jī)。而從書上我們了解到Si是極具發(fā)展前景的新能源材料。同學(xué)們,隨著人們對(duì)Si及其化合物的認(rèn)識(shí)越來(lái)越深刻,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,我們有理由相信Si及其化合物會(huì)對(duì)人類作出更大的貢獻(xiàn),給人類帶來(lái)更大的驚喜! (多媒體回放 Si及硅酸鹽的重要用途) 板書設(shè)計(jì) 二、硅酸鹽 1.定義: 2.用途(記住用途): 3.性質(zhì): 4.代表:Na2SiO3 三、硅單質(zhì) 1.結(jié)構(gòu): 2.周期表中位置: 3.用途: 4.性質(zhì):①O2 ②F2 ③NaOH ④HF(Si的特殊性) 小結(jié): 活動(dòng)與探究 1.玻璃的形成 有這樣一個(gè)古老的傳說(shuō):有一群波斯商人販賣一車一車的純堿(Na2CO3),晚上在大海邊上宿營(yíng)休息。夜間海邊刮起了大風(fēng),怎么辦?商人們就想在海邊的沙灘上生火取暖。于是他們就從車上搬下大堿塊,用大堿塊把火圍了起來(lái)形成一個(gè)一個(gè)的大火盆,在篝火邊商人們睡著了。等到天亮,商人們又要趕路了。當(dāng)他們想把大堿塊搬上車時(shí),眼前的情形讓他們驚呆了:大堿塊和沙子熔在了一起,形成了一大塊堅(jiān)硬透明的固體!這是什么原因造成的?你能幫助他們解釋么? 反應(yīng)方程式 解釋 2.從教材上的一句話“光電池是極有發(fā)展前景的新型能源”,請(qǐng)你分析這一句話的含義。 隨堂練習(xí) 1.下列不屬于傳統(tǒng)硅酸鹽產(chǎn)品的是( ) A.玻璃 B.水泥 C.光導(dǎo)纖維 D.陶瓷 答案:C 2.下列不是水玻璃用途的是( ) A.玻璃 B.木材防火劑 C.紙板黏膠劑 D.建筑裝飾材料 答案:A 3.鋼筋混凝土強(qiáng)度大,常常用來(lái)建造高樓大廈、橋梁涵洞、高速公路等,在現(xiàn)代社會(huì)中發(fā)揮著舉足輕重的作用,下面是鋼筋混凝土的主要成分的是( ) A.水泥、沙子和鋼筋 B.水泥、沙子、碎石和鋼筋 C.水泥、碎石和沙子 D.水泥、沙子、碎石和水 答案:B 4.下列物質(zhì)的變化,不能通過(guò)一步化學(xué)反應(yīng)完成的是( ) A.CO2→H2CO3 B.SiO2→Na2SiO3 C.Na2O2→Na2CO3 D.SiO2→H2SiO3 答案:D 5.能證明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的實(shí)驗(yàn)事實(shí)是( ) A.CO2溶于水形成碳酸,SiO2難溶于水 B.CO2通入可溶性硅酸鹽中析出硅酸沉淀 C.高溫下SiO2與碳酸鹽反應(yīng)生成CO2 D.氯化氫通入可溶性碳酸鹽溶液中放出氣體,通入可溶性硅酸鹽溶液中生成沉淀 答案:B 6.某無(wú)色溶液中加入過(guò)量鹽酸有沉淀產(chǎn)生,過(guò)濾后向?yàn)V液中加入過(guò)量氨水又有沉淀產(chǎn)生,下列溶液中符合此條件的是( ) A.Ag+、Al3+、K+ B.、、K+ C.Ag+、Cu2+、Na+ D.Ag+、Ba2+、Na+ 答案:AB 7.下列說(shuō)法不正確的是( ) A.3CaOAl2O3是水泥主要成分之一 B.Na2OCaO6SiO2是普通玻璃的組成 C.玻璃沒(méi)有固定的熔點(diǎn) D.欲觀察氫氣燃燒的火焰顏色,可采用普通玻璃管作燃燒管 答案:D 8.下列離子方程式,正確的是( ) A.澄清石灰水中通入過(guò)量二氧化碳:Ca2++2OH-+CO2====CaCO3↓+H2O B.碳酸鈉溶液中加入二氧化硅:+SiO2====+CO2↑ C.二氧化硅與燒堿溶液反應(yīng):SiO2 +2OH-====+H2O D.硅酸與燒堿溶液中和:H2SiO3+2OH-====+2H2O 答案:CD 9.用地殼中某主要元素生產(chǎn)的多種產(chǎn)品在現(xiàn)代高科技中占有重要位置,足見(jiàn)化學(xué)對(duì)現(xiàn)代物質(zhì)文明的重要作用。例如: (1)計(jì)算機(jī)芯片的主要成分是____________。 (2)光導(dǎo)纖維的主要成分是____________。 (3)目前應(yīng)用最多的太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化材料是____________。 (4)用作吸附劑、干燥劑、催化劑或催化劑載體的人造分子篩大多是一類稱為_(kāi)________的化合物。 答案:(1)硅(或Si或單晶硅) (2)二氧化硅(或SiO2) (3)硅(或Si) (4)鋁硅酸鹽(或硅鋁酸鹽) 10.某學(xué)生興趣小組想利用高嶺土(其主要成分是Al2O32SiO22H2O)制作新型凈水劑的試驗(yàn)。試驗(yàn)程序如下: 其中濾液C就是欲求的凈水劑。試回答下列問(wèn)題: (1)寫出混合物A,濾液C和沉淀D的主要成分: A:__________________,C:__________________,D:__________________。 (2)寫出高嶺土與純堿熔融的兩個(gè)化學(xué)方程式________________________。 (3)該試驗(yàn)中,熔融高嶺土可以選用的坩堝有____________。 A.玻璃坩堝 B.瓷坩堝 C.氧化鋁坩堝 D.鐵坩堝 答案:(1)NaAlO2和Na2SiO3 AlCl3 H2SiO3 (2)Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2↑;SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑ (3)D 習(xí)題詳解 1.答案:(1)⑧⑩ (2)⑤⑥⑦⑨ (3)①②③④ 點(diǎn)撥:①②③④屬于硅酸鹽產(chǎn)品;⑤⑦⑨的主要成分是SiO2,⑥中用到SiO2;用到硅單質(zhì)的是⑧⑩。 2.答案: 材料 物理性質(zhì) 化學(xué)性質(zhì) 玻璃 硬度高、耐磨損,耐高溫,較脆 化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定 陶瓷 硬度高、耐磨損,耐高溫 化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定 3.答案:Na2SiO3+H2SO4+H2O====Na2SO4+H4SiO4↓ H4SiO4====H2SiO3+H2O 4.答案:B 5.答案:普通玻璃、石英和陶瓷都含有SiO2,可與燒堿發(fā)生反應(yīng):SiO2+2NaOH====Na2SiO3 +H2O 6.略 7.答案:SiO2+2NaOH====Na2SiO3+H2O Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑ 8.答案:晶體硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間,是良好的半導(dǎo)體材料,主要應(yīng)用于信息技術(shù)和光電池等方面。 9.答案:(1)還原劑 (2)氧化還原反應(yīng)(化合反應(yīng)) 氧化還原反應(yīng)(置換反應(yīng)) 還原劑 (3)沙灘上有大量的沙子,其主要成分是SiO2,用C或H2進(jìn)行還原后得Si單質(zhì),可用到計(jì)算機(jī)等電器上。 點(diǎn)撥:(1)在SiO2與C的反應(yīng)中C的化合價(jià)由0變?yōu)?2,故C在此反應(yīng)中作還原劑。 (2)在Si與Cl2的反應(yīng)中Si的化合價(jià)由0升高到+4,而Cl的化合價(jià)由0降到-1,故是氧化還原反應(yīng),也屬化合反應(yīng);在SiCl4與H2的反應(yīng)中H的化合價(jià)由0升到+1,故此氧化還原反應(yīng)(也屬置換反應(yīng))中H2是還原劑。 11.答案:(1)n(Na2O)==0.21 mol n(CaO)==0.21 mol n(SiO2)==1.255 mol n(Na2O)∶n(CaO)∶n(SiO2)=1∶1∶6 氧化物表示為:Na2OCaO6SiO2 (2)設(shè)需純堿、石灰石和石英的質(zhì)量分別為x、y、z Na2CO3 ~ Na2O CaCO3 ~ CaO 106 62 100 56 x95% 10 t13%31 y80% 10 t11.7%31 x=72.52 t y=80.96 t 需SiO2:10 t75.3%3195%=245.72 t 答:需純堿72.52噸,需石灰石80.96噸,需石英245.72噸。 12.略- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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