1、必修一第四章第一节硅 无机非金属材料教学案 课时：第一课时 课型：新授课 编者：尚伟 日期：2012年8月【三维目标】知识与技能目标能力目标情感价值观目标1、掌握硅、二氧化硅的物理化学性质，粗硅的制法。1、学习从不同的角度出发对常见材料进行分类的方法。1通过对作为计算机、光通信等高科技关键材料的硅、二氧化硅等无机非金属材料的学习，利用学生对高科技的浓烈兴趣，激发学生对化学的兴趣。2认识硅、二氧化硅作为无机非金属材料的特性及其用途。2、能根据同一类别不同物质的性质归纳出该类物质的通性，并能运用通性简单预测其他物质的性质。来源:学科网2、通过对我国从古到今，从烧制陶瓷到现代科技成就的介绍，培养学生
2、的民族自豪感。【自主性学习】【旧知识回顾】1、试画出碳、硅的原子结构示意图？2、碳的单质及其化合物有哪些主要化学性质？【新知识预习】:一、单质硅与半导体材料1、 半导体材料 半导体材料特指导电能力介于 的一类材料。最早使用半导体材料是 ，现应用最广泛的半导体材料是 ，在地壳中的含量居于第 位 。2、 硅的物理性质单质硅有 和 两种。晶体硅是 色、有金属光泽、硬而脆的固体。3、硅的化学性质（1）常温下，化学性质 活泼， 与强酸、强氧化性物质如O2、Cl2、H2SO4、HNO3反应；加热时与某些非金属单质反应。Si + O2 Si + _Cl2 Si + _H2 （2）特性：常温下 Si + _H
3、F = Si + _F2 = Si + _NaOH + H2O =4、硅的制备工业上用焦炭在电炉中还原二氧化硅得到含少量杂质的粗硅。反应方程式是： 。该反应中的氧化剂是 ，还原剂是 ， 5、硅的用途用于制造晶体管、集成电路，还用于制造硅整流器和太阳能电池等。硅合金可用来制造变压器铁芯和制造耐酸设备等。二、二氧化硅和光导纤维1、二氧化硅广泛存在于自然界中，沙子、石英的主要成分是 。二氧化硅是由 和 构成的，它的熔点 、硬度 。2、SiO2的化学性质SiO2是酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性与碱反应 SiO2NaOH= 即盛NaOH溶液的试剂瓶不能用磨口玻璃赛，其原因是 与碱性氧化物的反应 CaO
4、SiO2= SiO2的特性 常温下能与氢氟酸反应，即可用氢氟酸刻蚀玻璃SiO2HF= SiO2不溶于水，也不与水反应。3、SiO2的用途：【我的疑难问题】：【典例解析】例1：下列有关硅的叙述中，正确的是A硅只有在高温下才能跟氢气起化合反应。B硅是构成矿物和岩石的主要元素，硅在地壳中的含量在所有的元素中居第一位。C硅的化学性质不活泼，在常温下不与任何物质反应。D硅在电子工业中，是最重要的半导体材料。来源:学科网研析：A正确 因为硅的化学性质稳定，常温下除了少数物质外，它不易与其他物质如氢气、氧气、氯气等反应。B不正确 氧元素在地壳中的含量居第一位。C不正确 硅的化学性质不活泼，但可与F2、HF和
5、强碱等反应。D 正确 硅是常温下化学性质稳定的半导体材料，广泛应用于计算机技术领域。答案：A、D例2：下列说法不正确的是A因为SiO2 不溶于水，故H2SiO3不是SiO2 对应的酸或者说SiO2 不是H2SiO3 对应的酸酐BCO2 通入水玻璃可以得到硅酸沉淀CSiO2 是一种空间立体网状结构的晶体，熔点高、硬度大D氢氟酸能够雕刻玻璃来源:学|科|网Z|X|X|K研析：SiO2 中 Si 呈4价， H2SiO3中Si为4价，且 H2SiO3（加热） SiO2 H2O，故A项错误，B项发生的反应：Na2SiO3 CO2 (少量) H2O H2SiO3Na2CO3， D项发生的反应为：4HF S
6、iO2 SiF4 2H2O。答案：A【重难点解析】1不能通过SiO2与H2O反应的方法来制取其对应的水化物硅酸(H2SiO3)制取H2SiO3的方法如下： Na2SiO3 + 2HCl 2NaCl + H2SiO3或 Na2SiO3 + CO2 + H2O Na2CO3 + H2SiO3硅酸(H2SiO3)不溶于水，其酸性比H2CO3还弱。2氢氟酸不能保存在玻璃瓶中，应保存在塑料瓶中。NaOH 溶液不能保存在玻璃塞的玻璃瓶中，应保存在橡胶塞的玻璃瓶中或塑料瓶中。3、SiO2与CO2的比较CO2SiO2与碱性氧化物反应CaOCO2CaCO3CaOSiO2CaSiO3与碱液的反应2NaOHCO2N
7、a2CO3H2OSiO22NaOHNa2SiO3H2O与盐反应Na2SiO3CO2H2ONa2CO3H2SiO3Ca(ClO)2CO2H2OCaCO32HClOSiO2CaCO3CaSiO3 CO2SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2与碳反应CCO22CO2CSiO2Si2CO与H2O作用来源:学&科&网Z&X&X&KCO2H2OH2CO3不与水化合与酸反应不反应只与HF反应SiO24HFSiF4H2O【知识整理与框架梳理】1半导体材料与单质硅单质硅的物理性质：硅的化学性质：常温下不活泼，除氟气、氢氟酸和强碱外，一般不与其他物质反应。加热条件下，可与氧气反应。Si + O2 加热= SiO
8、2 Si + 2F2 = SiF4 Si + 4HF = SiF4 + 2H2硅的工业制法：工业上，用焦炭在电炉中还原SiO2得到含有少量杂质的粗硅后再提纯。SiO2 + 2C 高温= Si + 2CO硅的主要用途：作半导体材料；制造太阳能电池；制造硅合金等。2二氧化硅与光导纤维物理性质化学性质 SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O SiO2 + CaO 高温= CaSiO3来源:学&科&网 SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O二氧化硅的用途：制造电子元器件、光学仪器、精密仪器轴承、光导纤维、石英钟、工艺品、玻璃等。【基础巩固性习题】1、判断正误：（1）硅广泛存
9、在于自然界中，天然单质硅叫硅石。 （ ）（2）晶体硅的结构类似于金刚石，硬度也很大。 （ ）（3）晶体硅具有金属光泽，故它属于金属材料，能导电。 （ ）（4）含硅的钢具有良好的导磁性和耐酸性。 （ ）（5）硅是一种非金属元素，其单质却能与氢氟酸反应。 （ ）（6）硅常温时可和强碱溶液反应，硅高温时和氧气反应。 （ ）（7）硅的化学性质不活泼，在自然界中以游离态存在。 （ ）2下列有关硅的说法不正确的是（ ）。A.硅是非金属元素，但它的单质是灰黑色有金属光泽的固体B.硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料C.硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质起反应D.当加热到一定温度时，硅能与
10、氧气、3、光纤通讯是一种现代化的通讯手段，制造光导纤维的主要原料是（ ）A、CaCO3 B、CaO C、SiO2 D、Na2CO34、长期在二氧化硅粉尘含量较多的地方，如采矿、翻砂、喷砂、制陶瓷、制耐火材料等场所工作的人易患一种职业病，这种病是 ( ) A心脏病 B矽肺病 C结石 D贫5、SiO2属 性氧化物，它 直接跟水合成对应的酸，但它是 酸的酸酐。实验室里盛放碱液的玻璃试剂瓶不能用玻璃塞，而常用橡皮赛是因为（用化学方程式表示）： ；玻璃瓶也不能盛装氢氟酸，是因为（用化学方程式表示）： 。【能力提升性习题】1、下列溶液可以盛放在玻璃试剂瓶中但不能用磨口玻璃塞的是（ ）A、Na2SiO3溶液 B、氢氟酸 C、NaOH溶液 D、NaCl溶液2、现有硅酸钠、石灰石、二氧化硅等三种白色粉末，试用一种试剂鉴别它们，这种试剂最好是（ ）A、火碱 B、盐酸 C、氢氟酸 D、硝酸银溶液3、工业上制造高温结构陶瓷碳化硅陶瓷的化学方程式如下：SiO23C高温 SiCCO。在这个氧化还原反应中，氧化剂和还原剂的物质的量之比是（ ）A1:2B2:1C1:1D3:54、SiO2属 性氧化物，它 直接跟水合成对应的酸，但它是 酸的酸酐。实验室里盛放碱液的玻璃试剂瓶不能用玻璃塞，而常用橡皮赛是因为（用化学方程式表示）： ；玻璃瓶也不能盛装氢氟酸，是因为（用化学方程式表示）： 。