2019-2020年高一化學(xué)《無(wú)機(jī)非金屬材料的主角-硅》教學(xué)設(shè)計(jì).doc

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2019-2020年高一化學(xué)《無(wú)機(jī)非金屬材料的主角-硅》教學(xué)設(shè)計(jì) 課題 二氧化硅和硅酸 總課時(shí) 　1 班級(jí)（類型） 　 學(xué)習(xí) 目標(biāo) 1、 了解硅在自然界中的含量、存在、用途及硅在元素周期表中的位置。 2、 了解二氧化硅的存在、物理性質(zhì)。 3、 了解二氧化硅的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，掌握二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)。 重、難點(diǎn) 重點(diǎn)：二氧化硅的用途、性質(zhì)，硅酸的性質(zhì) 難點(diǎn)：二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì) 學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)和內(nèi)容 學(xué)生活動(dòng) 教師反思 第一課時(shí)　二氧化硅和硅酸 環(huán)節(jié)1 新舊知識(shí)銜接-完成下列練習(xí) (1)碳、硅核電荷數(shù)分別是6和14，其原子結(jié)構(gòu)示意圖分別為：。 (2)CO2是一種酸性氧化物，它和足量NaOH反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O。 (3)地殼中含量最多的兩種元素是O、Si，二者形成的化合物為SiO2，對(duì)應(yīng)的酸為H2SiO3。 環(huán)節(jié)2 自主學(xué)習(xí)（閱讀教材-完成下列內(nèi)容） 一、硅元素的存在 二、二氧化硅 1．存在 SiO2存在形態(tài)有結(jié)晶形和無(wú)定形兩大類，統(tǒng)稱硅石。石英、水晶、瑪瑙、沙子、光導(dǎo)纖維的主要成分均是SiO2。 2．結(jié)構(gòu) SiO2晶體是四面體空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，每個(gè)Si周圍結(jié)合4個(gè)O，每個(gè)O周圍有2個(gè)Si，Si∶O＝1∶2。 3．物理性質(zhì) SiO2的熔點(diǎn)高，硬度大，不溶于水。 4．化學(xué)性質(zhì) 5．用途 (1)沙子是基本的建筑材料。 (2)純凈的SiO2是現(xiàn)代光學(xué)及光纖制品的基本原料，可以制作光導(dǎo)纖維。 (3)石英和瑪瑙制作飾物和工藝品。 (4)實(shí)驗(yàn)室中使用的石英坩堝。 三、硅酸 1．物理性質(zhì) 硅酸是一種不溶于水的白色膠狀物。 2．化學(xué)性質(zhì) (1)弱酸性： 向Na2SiO3溶液中通入CO2氣體， 化學(xué)方程式為：Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓， 結(jié)論(酸性)：H2SiO3H2SiO3(　　) 答案：(1)　(2)√　(3)　(4)　(5)√ 3．長(zhǎng)距離聯(lián)網(wǎng)所使用的傳輸速度快、信息量大的線路，其材料的主要化學(xué)成分為_(kāi)_______，該材料的名稱是________。這種材料被埋在地下時(shí)，如果裸露在堿性土壤中，會(huì)導(dǎo)致斷路，用離子方程式說(shuō)明原因：__________________________________________。 答案：SiO2　光導(dǎo)纖維　SiO2＋2OH－===SiO＋H2O 4．下列關(guān)于硅酸的敘述，錯(cuò)誤的是(　　) A．硅酸是一種很弱的酸 B．硅酸可由二氧化硅與水反應(yīng)制得 C．硅酸不穩(wěn)定，加熱脫水會(huì)生成二氧化硅 D．硅酸可以由可溶性硅酸鹽與鹽酸反應(yīng)制得 解析：二氧化硅對(duì)應(yīng)的酸雖然是硅酸，但是由于二氧化硅不溶于水也不與水反應(yīng)，所以B項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案：B 環(huán)節(jié)4 小組討論-提出問(wèn)題 環(huán)節(jié)5 教師點(diǎn)撥-重難點(diǎn)突破 專題一 SiO2的結(jié)構(gòu)和性質(zhì) CO2和SiO2的比較 CO2 SiO2 構(gòu)成 CO2分子 硅原子和氧原子按1∶2的比例組成的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體，無(wú)SiO2分子 物理性質(zhì) 氣體，熔、沸點(diǎn)低，溶于水 固體，熔、沸點(diǎn)高，硬度大，不溶于水 化學(xué)性質(zhì) 與堿 2NaOH＋CO2=== Na2CO3＋H2O SiO2＋2NaOH === Na2SiO3＋H2O 與水 CO2＋H2OH2CO3 不反應(yīng) 與碳 C＋CO22CO 2C＋SiO2 Si＋2CO↑ 與氫氟酸 不反應(yīng) SiO2＋4HF=== SiF4↑＋2H2O 與氧化鈣 CO2＋CaO=== CaCO3 SiO2＋CaO CaSiO3 與鹽 Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓ CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2 SiO2＋CaCO3 CaSiO3＋CO2↑ SiO2＋Na2CO3 Na2SiO3＋CO2↑ [例1]　下列敘述正確的是(　　) A．CO2和SiO2都是酸性氧化物，所以兩者物理性質(zhì)相似 B．因?yàn)镃aCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸強(qiáng) C．CO2和SiO2都能與碳反應(yīng)，且都作氧化劑 D．SiO2晶體熔、沸點(diǎn)高，硬度大，故可用于制做光導(dǎo)纖維 [解析]　CO2的熔、沸點(diǎn)低，溶于水，SiO2的熔、沸點(diǎn)高，硬度大，不溶于水，兩者是酸性氧化物和其物理性質(zhì)沒(méi)有因果關(guān)系，A錯(cuò)；CaCO3和SiO2反應(yīng)是SiO2的特殊性質(zhì)，不能說(shuō)明H2CO3的酸性比H2SiO3的弱，B錯(cuò)；SiO2晶體在光學(xué)方面的特性，決定了其可制做光導(dǎo)纖維，D錯(cuò)。 [答案]　C (1)結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，SiO2與CO2性質(zhì)上的差異，主要是由二者結(jié)構(gòu)上的不同決定的。 (2)CO2與H2O能反應(yīng)，但SiO2不溶于水也不與水反應(yīng)；SiO2與氫氟酸能反應(yīng)，但CO2不與酸反應(yīng)。 專題二 H2SiO3的性質(zhì) H2CO3與H2SiO3性質(zhì)的比較 H2CO3 H2SiO3 酸性 均為弱酸，且酸性：H2CO3>H2SiO3 水溶性 能溶于水 難溶于水 制備 CO2＋H2OH2CO3 Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓ 轉(zhuǎn)化關(guān)系 Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓ [例2]　下列關(guān)于硅酸的說(shuō)法正確的是(　　) A．硅酸可以通過(guò)SiO2和水的化合反應(yīng)直接制得 B．用反應(yīng)Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓制取硅酸是利用了可溶性酸制難溶性酸的性質(zhì) C．因?yàn)楣杷犭y溶于水，所以它不能與NaOH溶液反應(yīng) D．硅膠可用作袋裝食品的干燥劑 [解析]　SiO2不能與水反應(yīng)生成硅酸，A錯(cuò)；B中反應(yīng)是利用了強(qiáng)酸制弱酸的性質(zhì)，B錯(cuò)；硅酸雖難溶于水，但可與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)生成硅酸鹽，C錯(cuò)。 [答案]　D H2SiO3雖然是SiO2相應(yīng)的水化物，但因SiO2不溶于水，制備H2SiO3時(shí)，應(yīng)使用可溶性硅酸鹽與酸性比硅酸強(qiáng)的酸反應(yīng)制取。 環(huán)節(jié)5 鞏固訓(xùn)練-完成下列練習(xí) 1．(對(duì)應(yīng)考點(diǎn)一)下列關(guān)于SiO2和CO2的說(shuō)法中正確的是(　　) A．CO2、SiO2都是酸性氧化物 B．CO2和SiO2與水反應(yīng)分別生成相應(yīng)的酸 C．CO2是酸性氧化物，SiO2是兩性氧化物 D．CO2和SiO2都是由相應(yīng)的分子組成的 解析：CO2可溶于水生成H2CO3，但SiO2卻不能溶于水生成H2SiO3，B錯(cuò)誤；SiO2與CO2都是酸性氧化物，A正確，C錯(cuò)誤；CO2是由CO2分子構(gòu)成的，而SiO2則是由硅原子和氧原子構(gòu)成的，SiO2中不存在分子，D錯(cuò)誤。 答案：A 2．(對(duì)應(yīng)考點(diǎn)一)下列說(shuō)法不正確的是(　　) A．因SiO2不溶于水，故SiO2不是酸性氧化物 B．在反應(yīng)SiO2＋2CSi＋2CO↑中SiO2作氧化劑 C．SiO2是一種空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體，熔點(diǎn)高、硬度大 D．氫氟酸能夠刻蝕玻璃，故不能用玻璃瓶來(lái)盛裝氫氟酸 解析：A項(xiàng)，SiO2不溶于水，但它能與堿反應(yīng)生成硅酸鹽和水，是酸性氧化物，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，在該反應(yīng)中SiO2被C還原為Si，SiO2作氧化劑，正確；C項(xiàng)，由于SiO2是一種空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，故熔點(diǎn)高，硬度大，正確；D項(xiàng)，SiO2能與氫氟酸反應(yīng)，故常用氫氟酸刻蝕玻璃，不能用玻璃瓶盛裝氫氟酸，正確。 答案：A 3．(對(duì)應(yīng)考點(diǎn)二)下列關(guān)于碳酸(H2CO3)和硅酸(H2SiO3)的說(shuō)法中不正確的是(　　) A．兩者均為弱酸 B．兩者均可使紫色石蕊溶液變紅色 C．CO2氣體通入Na2SiO3溶液中可以制得硅酸 D．兩者受熱時(shí)均可以分解 解析：硅酸不能使紫色石蕊試液變紅，B不正確。 答案：B 4．(對(duì)應(yīng)考點(diǎn)二)碳酸的酸性比硅酸強(qiáng)，某化學(xué)課外小組搜集了大量的證據(jù)證明硅酸的酸性弱于碳酸酸性。其中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與碳酸鈣、碳酸鈉等固體反應(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 解析：根據(jù)強(qiáng)酸制弱酸的規(guī)律，CO2通入可溶性硅酸鹽中析出硅酸沉淀的事實(shí)可證明碳酸的酸性比硅酸強(qiáng)。 答案：B 5．(實(shí)驗(yàn)題)為確認(rèn)HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性強(qiáng)弱，某學(xué)生設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置，一次實(shí)驗(yàn)即可達(dá)到目的(不必選其他酸性物質(zhì))。請(qǐng)據(jù)此回答： (1)錐形瓶中裝某可溶性正鹽溶液，分液漏斗所盛試劑應(yīng)為_(kāi)___________。 (2)裝置B所盛的試劑是___________________，其作用是______________________。 (3)裝置C所盛試劑是________________________________________________， C中反應(yīng)的離子方程式是_______________________________________________。 (4)由此可得出的結(jié)論是：酸性________>__________>________。 解析：根據(jù)強(qiáng)酸＋弱酸鹽―→弱酸＋強(qiáng)酸鹽分析可知，分液漏斗中盛裝鹽酸，A中盛放Na2CO3，根據(jù)Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑可以知道酸性HCl強(qiáng)于H2CO3，然后將生成的CO2通入Na2SiO3溶液中，反應(yīng)為Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，由此判斷酸性H2CO3>H2SiO3，但需注意的是A中反應(yīng)會(huì)有HCl氣體逸出，故通入Na2SiO3溶液前需將HCl吸收，但不能吸收CO2，故可選用飽和NaHCO3溶液。 答案：(1)鹽酸 (2)飽和NaHCO3溶液　吸收HCl氣體 (3)Na2SiO3溶液 SiO＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋CO (4) HCl　H2CO3　H2SiO3 環(huán)節(jié)6 歸納總結(jié) (1)SiO2是硅最重要的化合物，其組成多樣，石英、沙子、瑪瑙、光導(dǎo)纖維等的主要成分均為SiO2。 (2)SiO2為酸性氧化物，可與CaO、NaOH等反應(yīng)，SiO2＋CaOCaSiO3；SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。 (3)SiO2＋4HF===SiF4＋2H2O，氫氟酸可用來(lái)刻蝕玻璃。 (4)硅酸酸性比碳酸還弱，可用化學(xué)方程式：Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓來(lái)證明。硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水后得到硅膠，常用作干燥劑和催化劑的載體。 環(huán)節(jié)7 教學(xué)反思