高中化學(xué)人教版必修1同步教案系列一： 第四章 第1節(jié) 無機(jī)非金屬材料—硅1Word版

第一節(jié) 無機(jī)非金屬材料的主角硅第1課時(shí)一、二氧化硅和硅酸教學(xué)設(shè)計(jì)三維目標(biāo)知識(shí)與技能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質(zhì)，掌握二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)。3.了解硅的基本性質(zhì)。4.初步培養(yǎng)學(xué)生自主查閱資料的能力。5.使學(xué)生初步掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作、基本技能。過程與方法1.自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力。2.活動(dòng)探究，通過硅與碳、二氧化硅與二氧化碳的比較，培養(yǎng)學(xué)生的歸納能力、比較能力。情感、態(tài)度與價(jià)值觀1.培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)元素化合物的正確方法：結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)決定用途。2.通過對(duì)硅及其用途的學(xué)習(xí)使學(xué)生熱愛自然，熱愛化學(xué)。教學(xué)重點(diǎn) 二氧化硅的用途、性質(zhì)，硅酸的性質(zhì)教學(xué)難點(diǎn) 二氧化硅的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)教具準(zhǔn)備 多媒體、投影儀、水晶石、一段光纜、試管、燒杯、膠頭滴管、啟普發(fā)生器、NaOH溶液、Na2SiO3溶液、HCl、H2SO4溶液教學(xué)過程 導(dǎo)入新課（多媒體播放幻燈片）1.錦繡中華巍巍昆侖山 氣勢(shì)磅礴的東岳泰山 奇峰峻嶺的黃山2.廣袤的土地塔克拉瑪干大沙漠 美麗的長江三角洲 師：我們生存的地球，她堅(jiān)硬的地殼是由什么構(gòu)成的？巖石，構(gòu)成巖石的主要成分是硅酸鹽及硅的氧化物。（多媒體投出課題：無機(jī)非金屬材料的主角硅） 師：從古至今，在無機(jī)非金屬材料中，硅一直都扮演著主要的角色。多媒體播放幻燈片中國古代的瓷器推進(jìn)新課 師：硅的原子結(jié)構(gòu)示意圖為： 硅與碳原子結(jié)構(gòu)相似，在反應(yīng)中，硅既不容易失去電子，也不容易得到電子，主要形成四價(jià)的共價(jià)化合物。 師：硅在自然界中主要以二氧化硅及硅酸鹽的形式存在，最常見的沙子中，就含有硅的氧化物SiO2。板書一、二氧化硅和硅酸 師：請(qǐng)同學(xué)們思考：在自然界中有大量游離態(tài)的碳，但卻沒有硅，這說明了什么？（多媒體投影資料長片 SiO2、CO2的穩(wěn)定性比較）板書1.二氧化硅（SiO2） 生：看書，了解SiO2的俗名、在地殼中的含量?；顒?dòng)與探究思考：C、Si原子結(jié)構(gòu)相似，形成的氧化物CO2、SiO2性質(zhì)卻有很大的差別，請(qǐng)思考，這主要是什么原因構(gòu)成的？ 生：CO2是氣體，SiO2是固體。C、Si原子結(jié)構(gòu)有相似之處，最外層都只有4個(gè)電子，但形成的氧化物性質(zhì)卻不同，可能是Si、C的結(jié)構(gòu)不同造成的?？赡苁荢iO2、CO2的結(jié)構(gòu)不同。（多媒體動(dòng)畫SiO4的正四面體結(jié)構(gòu)）知識(shí)拓展（多媒體動(dòng)畫“干冰”的空間結(jié)構(gòu)示意圖） 師：SiO2與CO2的性質(zhì)有明顯差別，其根本原因在于它們的空間結(jié)構(gòu)不同。 師：展示水晶、瑪瑙、石英坩堝、一段光纜。 師：水晶是自然界中六方柱狀的透明晶體，瑪瑙的成分也是SiO2，它們除了一些常見的可作飾物等用途外，SiO2在工業(yè)上用途也非常廣泛，例如：以石英為材料而制成的光導(dǎo)纖維在電信行業(yè)的應(yīng)用等。（多媒體播放幻燈片SiO2的用途） 師：結(jié)合已有的關(guān)于水晶、沙子主要成分也是SiO2的知識(shí)，請(qǐng)同學(xué)們思考：SiO2的物理性質(zhì)有哪些，化學(xué)性質(zhì)有哪些，并注意與CO2作比較。二氧化硅二氧化碳化學(xué)式物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)可能的解釋 師：常識(shí)告訴我們SiO2難溶于水，熔點(diǎn)很高，化學(xué)性質(zhì)也很穩(wěn)定?，F(xiàn)在讓我們通過實(shí)驗(yàn)來證明?；顒?dòng)與探究SiO2分別與鹽酸、H2SO4、HNO3、HF（氫氟酸）反應(yīng)現(xiàn)象、方程式結(jié) 論SiO2HClH2SO4HNO3HF 師：HF是唯一可以與SiO2反應(yīng)的酸。板書SiO2+4HF=SiF4+2H2O 師：一般玻璃都是光滑、透明的，但是，同學(xué)們也常見到一些玻璃制品,如玻璃鏡、門窗等畫有許許多多美麗的圖案，這些圖案是怎么“繪上”去的呢？就是利用氫氟酸和SiO2反應(yīng)的原理。 師：已知SiO2是酸性氧化物，結(jié)合初中的知識(shí)，請(qǐng)同學(xué)們說出SiO2還可能具有哪些性質(zhì)？討論： 生：與堿反應(yīng)。與堿性氧化物反應(yīng)。 師：請(qǐng)分別寫出CO2、SiO2與H2O、CaO、Na2O、Ca（OH）2 、NaOH反應(yīng)的化學(xué)方程式。 生：CO2+Na2O=Na2CO3CO2+CaO=CaCO3CO2+H2O=H2CO3SiO2+Na2O=Na2SiO3SiO2+CaO=CaSiO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+Ca（OH）2=CaCO3+H2OSiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2+Ca（OH）2=CaSiO3+H2OSiO2+H2O不反應(yīng) 師：SiO2具有酸性氧化物的通性，與堿反應(yīng)生成鹽和水。例題剖析（例1）玻璃的主要成分之一是二氧化硅。能在玻璃上進(jìn)行蝕刻，將其制成毛玻璃和雕花玻璃的物質(zhì)是( )A.燒堿 B.純堿 C.氫氟酸 D.鹽酸 師：請(qǐng)同學(xué)們思考，并解釋其原因。 生：選AC，因?yàn)?，燒堿和氫氟酸都能與玻璃中的二氧化硅反應(yīng)；選C，因?yàn)?，燒堿和二氧化硅反應(yīng)需要加熱，所以，只選C而不選A。師（總結(jié)）：正確的答案應(yīng)該為C。因?yàn)?，在常溫下，雖然燒堿和二氧化硅能反應(yīng)：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O，但該反應(yīng)的速率很慢，不適于進(jìn)行玻璃加工。氫氟酸（HF）能和SiO2發(fā)生反應(yīng)：SiO2+4HF=SiF4+2H2O，利用這個(gè)反應(yīng)可以進(jìn)行玻璃雕花。解答：C板書2.硅酸 師：SiO2難溶于H2O，其對(duì)應(yīng)的水化物叫硅酸，硅酸也難溶于水。在實(shí)驗(yàn)室里用可溶性的硅酸鹽與其他酸反應(yīng)而制得?；顒?dòng)與探究 把稀鹽酸滴加到Na2SiO3溶液中，可能發(fā)生什么現(xiàn)象？該反應(yīng)的原理是什么？ 生：分組做實(shí)驗(yàn)41，并完成下表現(xiàn)象結(jié)論反應(yīng)方程式反應(yīng)原理 知識(shí)拓展把稀H2SO4加入到Na2SiO3溶液中，又會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象？現(xiàn)象結(jié)論反應(yīng)方程式反應(yīng)原理 活動(dòng)與探究1.把CO2通入Na2SiO3溶液中，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？ 師：打開一袋裝食品，取出里面一小包展示給同學(xué)們看，并問：這是什么？ 生：保鮮劑 干燥劑 師：干燥劑。有的是生石灰，有的是“硅膠”，什么是“硅膠”呢？請(qǐng)看書P76。例題剖析（例2）CO2通入下列各溶液中，不可能產(chǎn)生沉淀的是( )A.氯化鈣溶液 B.石灰水 C.飽和碳酸鈉溶液 D.硅酸鈉溶液 師：請(qǐng)一個(gè)同學(xué)回答并簡(jiǎn)要解釋其原因。 生：選A。CaCl2+CO2 +H2O不反應(yīng)，B中通入CO2產(chǎn)生CaCO3沉淀，C中會(huì)產(chǎn)生NaHCO3沉淀，D中會(huì)析出硅酸沉淀。師（總結(jié)）：分析得很好。解答：A知識(shí)拓展 如果把上題改成“足量的CO2通入下列各溶液中，可能產(chǎn)生沉淀的是”則又選什么？ 生：選CD。師（總結(jié)）：解題時(shí)，要注意審題，要能夠舉一反三。答案：CD（例3）下列氧化物按其形成的含氧酸酸性遞增順序排列的是( )A.SiO2<CO2<SO3<P2O5 B.SiO2<CO2<P2O5<SO3C.CO2<SiO2<P2O5<SO3 D.CO2<P2O5<SO3<SiO2 師：還是請(qǐng)同學(xué)們先分析。 生：幾種酸性氧化物所形成的酸分別為：H2SiO3、H2CO3、H3PO4、H2SO4。其中，硫酸為強(qiáng)酸，磷酸為中強(qiáng)酸，碳酸、硅酸為弱酸。但是，硅酸的酸性最弱，所以，應(yīng)該選B。 師：正確。解答：B課堂小結(jié) 本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了一種重要的非金屬元素硅及其化合物二氧化硅和硅酸，了解了SiO2的重要性質(zhì)及用途。知道了晶瑩透明的水晶、五彩斑斕的瑪瑙與普通沙子的化學(xué)成分并沒有什么兩樣。知道了SiO2在當(dāng)前信息時(shí)代、IT產(chǎn)業(yè)中的重要作用?；瘜W(xué)知識(shí)可以幫助我們認(rèn)識(shí)、了解世界，我們也可以用學(xué)過的化學(xué)知識(shí)進(jìn)行發(fā)明、創(chuàng)造，造福人類。板書設(shè)計(jì)1.SiO2（1）SiO2的存在：（2）SiO2的結(jié)構(gòu)：（3）SiO2用途：（4）SiO2的性質(zhì)物理性質(zhì)：化學(xué)性質(zhì)：2.硅酸(1)性質(zhì)：NaOH，加熱（2）用途：3.小結(jié)：SiO2的性質(zhì)、SiO2的用途活動(dòng)與探究 1.用本節(jié)課所學(xué)的知識(shí)，在一玻璃片上用氫氟酸雕刻出美麗的圖案，圖案自行設(shè)計(jì)。（提示：可以先在一玻璃片上涂上一層石蠟，然后畫出圖案，把氫氟酸滴在圖案上，過一段時(shí)間，去掉石蠟，觀察）2.上網(wǎng)查找資料：SiO2的用途。3.利用中學(xué)實(shí)驗(yàn)室常見的儀器及藥品，設(shè)計(jì)一簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)，證明硅酸的酸性比碳酸弱，完成一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告。附：實(shí)驗(yàn)報(bào)告示例實(shí)驗(yàn)名稱_日期_天氣_實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)儀器及藥品實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋、化學(xué)方程式1234隨堂練習(xí)1.下列物質(zhì)中主要成分不是二氧化硅的是( )A.硅膠 B.水晶 C.瑪瑙 D.硅石答案:A2.可以用來制取半導(dǎo)體材料（如大規(guī)模集成電路）的是（ ）A.二氧化硅 B.粗硅 C.高純硅 D.硅酸鹽答案:C3.NaOH、KOH等堿性溶液可以貯存在（ ）A.具有玻璃塞的細(xì)口瓶中 B.具有玻璃塞的廣口瓶中C.帶滴管的滴瓶中 D.具有橡膠塞的細(xì)口瓶中答案:D4.二氧化硅屬于酸性氧化物，理由是( )A.Si是非金屬元素 B.SiO2對(duì)應(yīng)的水化物是可溶性弱酸C.SiO2與強(qiáng)堿反應(yīng)生成鹽和水 D.SiO2不能與酸反應(yīng) 答案:C5.下列物質(zhì)中，能夠與NaOH溶液反應(yīng)的是（ ）A.碳酸鈉 B硅酸鈉 C.二氧化硅 D.氫氧化鋁答案:CD6.在SiO2+3CSiC+2CO反應(yīng)中，氧化劑和還原劑的質(zhì)量比為（ ）A.3630 B.6036 C.21 D.12答案:D7.現(xiàn)代建筑的門窗框架常用電解加工成的古銅色硬鋁制造。取硬鋁樣品進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)（每一步試劑均過量），由此可以推知硬鋁的組成為（ ）A.Al、Cu、Mg、Si、Mn B.Al、Mg、Si、ZnC.Al、Fe、C、Cu D.Al、Si、Zn、Na答案:A8.用多種方法鑒別Na2CO3和SiO2兩種白色粉末物質(zhì)(注：能夠?qū)懟瘜W(xué)方程式的寫出化學(xué)反應(yīng)方程式；鑒別方法可以不用填滿，若序號(hào)不夠也可以自己再添)。_。_。_。答案:焰色反應(yīng)法：焰色反應(yīng)為黃色的是Na2CO3，余者為SiO2酸液產(chǎn)氣法：分別取少許待測(cè)粉末，滴加稀鹽酸，能夠產(chǎn)生氣體的是Na2CO3,不反應(yīng)的是SiO2。化學(xué)方程式：Na2CO32HCl=2NaClH2OCO29.為了測(cè)定人體新陳代謝呼出氣體中CO2的體積分?jǐn)?shù)，某學(xué)生課外小組設(shè)計(jì)了如下圖的實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)中用過量NaOH溶液吸收氣體中的CO2，準(zhǔn)確測(cè)量瓶中溶液吸收CO2后的增重及剩余氣體的體積（實(shí)驗(yàn)時(shí)只用嘴吸氣和呼氣）,請(qǐng)?zhí)羁铡?1)圖中瓶的作用是_。(2)對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置尚有如下四種建議，你認(rèn)為合理的是_。（填代號(hào)）A.在E處增加CaCl2干燥管 B.在F處增加CaCl2干燥管C.在E和F兩處增加CaCl2干燥管 D.不必增加干燥管(3)將插入溶液的管子下端改成具有多孔的球泡（圖中的），有利于提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度,其理由是_。(4)實(shí)驗(yàn)時(shí)先緩緩吸氣，再緩緩呼氣,反復(fù)若干次，得如下數(shù)據(jù):瓶溶液增重a g,收集到的氣體體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）為b L,該呼出氣體中CO2的體積分?jǐn)?shù)是（列出算式）_。(5)實(shí)驗(yàn)中若猛吸猛呼，會(huì)造成不安全后果，猛吸時(shí)會(huì)_。猛呼時(shí)會(huì)_。答案:（1）除去吸入空氣中的CO2（2）D（3）可增大氣體與溶液的接觸面積，使氣體中的CO2被充分吸收（4）×100%(5)把瓶中的NaOH溶液吸入口中 把瓶中的NaOH溶液吹出瓶外