1、第一节 无机非金属材料的主角硅第1课时一、二氧化硅和硅酸教学设计三维目标知识与技能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。3.了解硅的基本性质。4.初步培养学生自主查阅资料的能力。5.使学生初步掌握化学实验基本操作、基本技能。过程与方法1.自主学习，培养学生自学能力。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、态度与价值观1.培养学生学习元素化合物的正确方法：结构决定性质、性质决定用途。2.通过对硅及其用途的学习使学生热爱自然，热爱化学。教学重点 二氧化硅的用途、性质，硅酸的性质教学难点 二氧化硅的
2、性质、结构教具准备 多媒体、投影仪、水晶石、一段光缆、试管、烧杯、胶头滴管、启普发生器、NaOH溶液、Na2SiO3溶液、HCl、H2SO4溶液教学过程 导入新课（多媒体播放幻灯片）1.锦绣中华巍巍昆仑山 气势磅礴的东岳泰山 奇峰峻岭的黄山2.广袤的土地塔克拉玛干大沙漠 美丽的长江三角洲 师：我们生存的地球，她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。（多媒体投出课题：无机非金属材料的主角硅） 师：从古至今，在无机非金属材料中，硅一直都扮演着主要的角色。多媒体播放幻灯片中国古代的瓷器推进新课 师：硅的原子结构示意图为： 硅与碳原子结构相似，在反应中，硅既不容易失去
3、电子，也不容易得到电子，主要形成四价的共价化合物。 师：硅在自然界中主要以二氧化硅及硅酸盐的形式存在，最常见的沙子中，就含有硅的氧化物SiO2。板书一、二氧化硅和硅酸 师：请同学们思考：在自然界中有大量游离态的碳，但却没有硅，这说明了什么？（多媒体投影资料长片 SiO2、CO2的稳定性比较）板书1.二氧化硅（SiO2） 生：看书，了解SiO2的俗名、在地壳中的含量。活动与探究思考：C、Si原子结构相似，形成的氧化物CO2、SiO2性质却有很大的差别，请思考，这主要是什么原因构成的？ 生：CO2是气体，SiO2是固体。C、Si原子结构有相似之处，最外层都只有4个电子，但形成的氧化物性质却不同，可
4、能是Si、C的结构不同造成的。可能是SiO2、CO2的结构不同。（多媒体动画SiO4的正四面体结构）知识拓展（多媒体动画“干冰”的空间结构示意图） 师：SiO2与CO2的性质有明显差别，其根本原因在于它们的空间结构不同。 师：展示水晶、玛瑙、石英坩埚、一段光缆。 师：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光导纤维在电信行业的应用等。（多媒体播放幻灯片SiO2的用途） 师：结合已有的关于水晶、沙子主要成分也是SiO2的知识，请同学们思考：SiO2的物理性质有哪些，化学性质有哪些，并注
5、意与CO2作比较。二氧化硅二氧化碳化学式物理性质化学性质可能的解释 师：常识告诉我们SiO2难溶于水，熔点很高，化学性质也很稳定。现在让我们通过实验来证明。活动与探究SiO2分别与盐酸、H2SO4、HNO3、HF（氢氟酸）反应现象、方程式结 论SiO2HClH2SO4HNO3HF 师：HF是唯一可以与SiO2反应的酸。板书SiO2+4HF=SiF4+2H2O 师：一般玻璃都是光滑、透明的，但是，同学们也常见到一些玻璃制品,如玻璃镜、门窗等画有许许多多美丽的图案，这些图案是怎么“绘上”去的呢？就是利用氢氟酸和SiO2反应的原理。 师：已知SiO2是酸性氧化物，结合初中的知识，请同学们说出SiO2
6、还可能具有哪些性质？讨论： 生：与碱反应。与碱性氧化物反应。 师：请分别写出CO2、SiO2与H2O、CaO、Na2O、Ca（OH）2 、NaOH反应的化学方程式。 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不反应 师：SiO2具有酸性氧化物的通性，与碱反应生成盐和水。例题剖析（例1）玻璃的主要成分之一
7、是二氧化硅。能在玻璃上进行蚀刻，将其制成毛玻璃和雕花玻璃的物质是( )A.烧碱 B.纯碱 C.氢氟酸 D.盐酸 师：请同学们思考，并解释其原因。 生：选AC，因为，烧碱和氢氟酸都能与玻璃中的二氧化硅反应；选C，因为，烧碱和二氧化硅反应需要加热，所以，只选C而不选A。师（总结）：正确的答案应该为C。因为，在常温下，虽然烧碱和二氧化硅能反应：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O，但该反应的速率很慢，不适于进行玻璃加工。氢氟酸（HF）能和SiO2发生反应：SiO2+4HF=SiF4+2H2O，利用这个反应可以进行玻璃雕花。解答：C板书2.硅酸 师：SiO2难溶于H2O，其对应的水化物叫硅酸，
8、硅酸也难溶于水。在实验室里用可溶性的硅酸盐与其他酸反应而制得。活动与探究 把稀盐酸滴加到Na2SiO3溶液中，可能发生什么现象？该反应的原理是什么？ 生：分组做实验41，并完成下表现象结论反应方程式反应原理 知识拓展把稀H2SO4加入到Na2SiO3溶液中，又会产生什么现象？现象结论反应方程式反应原理 活动与探究1.把CO2通入Na2SiO3溶液中，会发生什么现象？ 师：打开一袋装食品，取出里面一小包展示给同学们看，并问：这是什么？ 生：保鲜剂 干燥剂 师：干燥剂。有的是生石灰，有的是“硅胶”，什么是“硅胶”呢？请看书P76。例题剖析（例2）CO2通入下列各溶液中，不可能产生沉淀的是( )A.
9、氯化钙溶液 B.石灰水 C.饱和碳酸钠溶液 D.硅酸钠溶液 师：请一个同学回答并简要解释其原因。 生：选A。CaCl2+CO2 +H2O不反应，B中通入CO2产生CaCO3沉淀，C中会产生NaHCO3沉淀，D中会析出硅酸沉淀。师（总结）：分析得很好。解答：A知识拓展 如果把上题改成“足量的CO2通入下列各溶液中，可能产生沉淀的是”则又选什么？ 生：选CD。师（总结）：解题时，要注意审题，要能够举一反三。答案：CD（例3）下列氧化物按其形成的含氧酸酸性递增顺序排列的是( )A.SiO2CO2SO3P2O5 B.SiO2CO2P2O5SO3C.CO2SiO2P2O5SO3 D.CO2P2O5SO3
10、SiO2 师：还是请同学们先分析。 生：几种酸性氧化物所形成的酸分别为：H2SiO3、H2CO3、H3PO4、H2SO4。其中，硫酸为强酸，磷酸为中强酸，碳酸、硅酸为弱酸。但是，硅酸的酸性最弱，所以，应该选B。 师：正确。解答：B课堂小结 本节课我们学习了一种重要的非金属元素硅及其化合物二氧化硅和硅酸，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化学知识进行发明、创造，造福人类。板书设计1.SiO2（1）SiO2的存在：（2）Si
11、O2的结构：（3）SiO2用途：（4）SiO2的性质物理性质：化学性质：2.硅酸(1)性质：NaOH，加热（2）用途：3.小结：SiO2的性质、SiO2的用途活动与探究 1.用本节课所学的知识，在一玻璃片上用氢氟酸雕刻出美丽的图案，图案自行设计。（提示：可以先在一玻璃片上涂上一层石蜡，然后画出图案，把氢氟酸滴在图案上，过一段时间，去掉石蜡，观察）2.上网查找资料：SiO2的用途。3.利用中学实验室常见的仪器及药品，设计一简单实验，证明硅酸的酸性比碳酸弱，完成一份实验报告。附：实验报告示例实验名称_日期_天气_实验目的实验原理实验仪器及药品实验步骤实验现象解释、化学方程式1234随堂练习1.下列
12、物质中主要成分不是二氧化硅的是( )A.硅胶 B.水晶 C.玛瑙 D.硅石答案:A2.可以用来制取半导体材料（如大规模集成电路）的是（ ）A.二氧化硅 B.粗硅 C.高纯硅 D.硅酸盐答案:C3.NaOH、KOH等碱性溶液可以贮存在（ ）A.具有玻璃塞的细口瓶中 B.具有玻璃塞的广口瓶中C.带滴管的滴瓶中 D.具有橡胶塞的细口瓶中答案:D4.二氧化硅属于酸性氧化物，理由是( )A.Si是非金属元素 B.SiO2对应的水化物是可溶性弱酸C.SiO2与强碱反应生成盐和水 D.SiO2不能与酸反应 答案:C5.下列物质中，能够与NaOH溶液反应的是（ ）A.碳酸钠 B硅酸钠 C.二氧化硅 D.氢氧化
13、铝答案:CD6.在SiO2+3CSiC+2CO反应中，氧化剂和还原剂的质量比为（ ）A.3630 B.6036 C.21 D.12答案:D7.现代建筑的门窗框架常用电解加工成的古铜色硬铝制造。取硬铝样品进行如下实验（每一步试剂均过量），由此可以推知硬铝的组成为（ ）A.Al、Cu、Mg、Si、Mn B.Al、Mg、Si、ZnC.Al、Fe、C、Cu D.Al、Si、Zn、Na答案:A8.用多种方法鉴别Na2CO3和SiO2两种白色粉末物质(注：能够写化学方程式的写出化学反应方程式；鉴别方法可以不用填满，若序号不够也可以自己再添)。_。_。_。答案:焰色反应法：焰色反应为黄色的是Na2CO3，余
14、者为SiO2酸液产气法：分别取少许待测粉末，滴加稀盐酸，能够产生气体的是Na2CO3,不反应的是SiO2。化学方程式：Na2CO32HCl=2NaClH2OCO29.为了测定人体新陈代谢呼出气体中CO2的体积分数，某学生课外小组设计了如下图的实验装置。实验中用过量NaOH溶液吸收气体中的CO2，准确测量瓶中溶液吸收CO2后的增重及剩余气体的体积（实验时只用嘴吸气和呼气）,请填空。(1)图中瓶的作用是_。(2)对实验装置尚有如下四种建议，你认为合理的是_。（填代号）A.在E处增加CaCl2干燥管 B.在F处增加CaCl2干燥管C.在E和F两处增加CaCl2干燥管 D.不必增加干燥管(3)将插入溶液的管子下端改成具有多孔的球泡（图中的），有利于提高实验的准确度,其理由是_。(4)实验时先缓缓吸气，再缓缓呼气,反复若干次，得如下数据:瓶溶液增重a g,收集到的气体体积（标准状况）为b L,该呼出气体中CO2的体积分数是（列出算式）_。(5)实验中若猛吸猛呼，会造成不安全后果，猛吸时会_。猛呼时会_。答案:（1）除去吸入空气中的CO2（2）D（3）可增大气体与溶液的接触面积，使气体中的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
