硅和二氧化硅的用途区分|硅和二氧化硅

【jiaoan.jxxyjl.com--高一化学教案】

教学目的要求：

1、知识目标

熟练掌握碳族元素相似性、递变性、特殊性的具体内容及原因。熟练掌握硅、二氧化硅的化学性质。

2、能力目标

把握“位—构—性”三者关系，掌握元素及化合物一类知识的学习方法。

3、德育目标

能灵活运用对立统一的辩证唯物主义观点，分析、解释元素化合物知识的有关内容。激发学生兴趣，培养勇于探索知识的学习品质。

教学过程：

[引言]：阅读cctv报道，《共和国的嘉奖》XX年3月28日，庄严肃穆的人们大会堂。邓中翰心潮起伏，久久难以平静。在这里，他将代表中星微“星光中国芯”研发团队。接受共和国最高规格的奖励——国家科技进步奖。……

他们把技术变成了生成力和滚滚的财富，从此，中国人可以用上“中国芯”，并且让世界上其他国家也用上“中国芯”。让全世界都能听到“中国芯”咚咚跳动的声音。

[提问]：你读了这篇令人振奋的报道，你是否知道“中国芯”的核心材料是什么？

[学生]：硅。

[师]：含硅物质除了包括应用到“中国芯”等电子材料外，它还应用到我们生活的方方面面，请看：

[投影]：含硅物质的用途。

[学生]：（观看）

[师]：硅及其化合物与我们的生活如此密切，用途如此广泛，让我们一起来学习硅及其化合物许多未知的性质。

[板书]：第二节  硅和二氧化硅

[过渡]首先，我们来认识一下元素含量居于自然界第二的硅单质的性质。

[板书]1。硅（si）

[师]请大家阅读课本p145的第一、二自然段，总结出硅的存在形态、结构特点、物理性质等方面的内容。

[学生阅读]

[问]硅元素以什么形态存在于自然界？硅元素主要存在于什么物质里？

[生]硅以化合态存在于自然界，硅元素主要存在于地壳的各种矿物和岩石里。

[问]硅有几种同素异形体？分别是什么？

[生]硅有晶体硅和无定形硅两种同素异形体。

[问]为什么晶体硅的熔沸点高、硬度大？

[生]因为它的结构类似于金刚石。

[问]硅的导电性怎样？

[生]介于金属与非金属之间，是半导体。

[师]很好。为了便于记忆，我们把半导体硅、锗、锡、镓编为顺口溜：“归者惜家”。

以上内容我们可总结如下：

[板书]以化合态存在于自然界，有两种同素异形体。

（1）物理性质：熔、沸点高，硬度大，半导体

[思考]根据元素周期律的知识你认为硅单质的化学性质与什么物质相似？你能否从中推测出硅有哪些化学性质？

[板书]（2）化学性质

[师]请大家根据初中所学知识回答，碳单质有哪些化学性质？

[生]碳单质在常温下性质确定，高温时可与氧气等活泼非金属反应。在化学反应中常做还原剂。

[师]回答得很好。那么，硅的性质是否也如此呢？请大家阅读课本p149第四自然段进行总结。

[学生阅读后回答]常温下，硅的化学性质不活泼，除氟气、氢氟酸和强碱外，硅不跟其他物质，如氧气、氯气、硝酸、硫酸等起反应。加热时，能跟一些非金属反应，如它能和氧气反应生成二氧化硅。

[师]对。我们可把上述硅单质的化学性质归纳如下：

[讲解并板书]常温下性质稳定，不活泼，加热时，与某些非金属反应：

si＋o2    sio2

硅还有一些特性，请同学们写出硅和氟、硅和氢氟酸反应的化学方程式。

si＋2f2          sif4   si＋hf        sif4＋2h2 1234

si＋2naoh＋h2o     na2sio3＋2h2   

[师]除此以外，硅在高温时还可分别与碳及氮气反应生成熔沸点很高、硬度很大金刚砂——碳化硅（sic）及氮化硅（si3n4）。

[过渡]我们知道自然界没有单质硅存在，我们在工业上是如何制取硅呢？

[板书]（4）硅的制法

[学生看书后p146页回答]我们使用的硅，都是从硅的化合物中提取的。工业上用碳和二氧化硅在高温下反应制取硅。

高温

[师]注意！上述反应中的产物是一氧化碳，而不是二氧化碳。另外，通过上述反应所制得的硅只是粗硅，用做半导体材料时，还需将其提纯。

[提问]你知道什么是硅石、石英、水晶、玛瑙吗？

[板书]2.二氧化硅（sio2）

[学生看书p146页最后自然段——p147页1-3自然段回答]

[生]天然的二氧化硅叫硅石，石英的主要成份是二氧化硅，透明的石英叫水晶，含有杂质的水晶叫玛瑙。

[师]很好，我们把硅石分类树状分布图

硅石

晶体（石英）           

无定形（硅藻土）           

水晶

玛瑙

[师]二氧化硅用途。由于sio2具有优良的物理化学性能，加上sio2在自然界的广泛存在，因此从古到今都被人类广泛地应用着。

[思考与交流]根据sio2的存在和应用，请你分析以下问题：sio2具有哪些物理性质？化学稳定性如何？

[生]二氧化硅是坚硬、难熔的固体，不溶于水。sio2性质很稳定，不活泼，除氢氟酸外不与其它酸反应，但能与碱性氧化物或强碱反应，属酸性氧化物。

[板书]（1）物理性质

[板书]坚硬难溶的固体，不溶于水。

[提问] sio2不活泼，很稳定，但稳定是相对的，在一定条件下也能发生化学反应，从co和sio2都是via族最高氧化物的角度、以及物质通性和特性角度去推测一下sio2具有哪些化学性质？

请大家阅读课本有关内容p146页，并填写下表。

[板书]（2）化学性质

[投影展示]sio2与co2化学性质的比较

物质

二氧化硅（sio2）

二氧化碳（co2）

物质分类

与碱性氧化物反应

与碱反应

与水反应

与碳反应

与氢氟酸反应

[找一个同学把答案填写在胶片上，不足部分由教师和学生共同补充]

注：[上表答案]

二氧化碳（co2）

二氧化硅（sio2）

酸性氧化物

高温

cao＋co2    caco3

cao＋sio2    casio3

co2＋2naoh    na2co3＋h2o

sio2＋2naoh    na2sio3＋h2o

co2＋h2o    h2co3

不反应

co2＋c    2co

sio2＋2c    si＋2co↑

不反应

sio2＋4hf    sif4↑＋2h2o1234

[师]从上表可以看出，二氧化硅能与碱反应生成相应的盐和水，是一种酸性氧化物，它不能溶于水得到相应的酸——硅酸。

酸性氧化物一般不与酸发生化学反应，而二氧化硅却能与氢氟酸发生反应，这也是工业上用氢氟酸雕刻玻璃的反应原理。以上两点，属于氧化硅的特性。

由此，我们可总结出二氧化硅的主要化学性质为：

[讲解并板书]不溶于水的酸性氧化物，能与氢氟酸反应

[问]已知玻璃中含有sio2，回答为什么实验室中盛放碱液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？

[生]因为是sio2酸性氧化物，能与碱起反应，容易使瓶塞和瓶颈粘在一起而不能打开。

[师]很正确。sio2不能溶于水制取相应的硅酸，那么我们如何来制取硅酸呢？

[演示]实验：向饱和na2sio3溶液中，　滴入稀盐酸。

现象

　滴入盐酸有透明的硅酸凝胶产生

结论

na2sio3呈碱性，硅酸难溶于水

方程式

na2sio3＋2hcl＝h2sio3＋2nacl

思考：除了用hcl外还能用什么酸来制硅酸？

探究：如何利用sio2制取硅酸？写出相应的化学方程式。

我们知道sio2不能直接与水反应制取硅酸，那么给你sio2其它一些条件你能否制取硅酸？

探究：如何利用sio2制取酸硅？写出相应的化学方程式。

[板书]3.硅酸（h2sio3）

硅酸不溶于水的白色固体

硅酸是一种很弱的酸，酸性比碳酸还弱

sio2＋2naoh    na2sio3＋h2o

na2sio3＋co2＋h2o     na2co3＋h2sio3

[师]从上一节我们比较同主族元素的性质知道，硅酸是一种比碳酸还要弱的酸，它不溶于水，不能使指示剂变色，是一种白色粉末状的固体。

[板书]不溶于水，酸性比碳酸弱。

[师]硅酸可通过可溶性硅酸盐与酸反应得到，如：

[讲解]生成的h4sio4叫原硅酸，是一种白色胶状物质，不溶于水，在干燥的空气中易失水变成硅酸。硅酸在加热条件下会进一步失水得到二氧化硅。

[板书]h4sio4    h2sio3＋h2o   h4sio4     sio2＋h2o

[过渡]刚才我们提到的硅酸钠，是一种可溶性的硅酸盐，而其他硅酸盐多数是不溶于水的。硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分，自然界中存在的各种天然硅酸盐矿物，约占地壳质量的5%。

[板书]硅酸钠（na2sio3）

[讲解] 硅酸钠的种类很多，结构也很复杂，通常可用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示其组成。书写时，应把金属元素的氧化物写在最前面，然后写sio2，最后写h2o。且各氧化物之间要用“·”隔开。如：

[板书并讲解]     na2sio3                na2o·sio2

               al(si2o5)(oh)4        al2o3·2sio2·h2o

[练习]用硅酸盐氧化物的形式表示下列物质：

钙长石：caal2sio6  

[生练习]给予指导。

[课堂练习]

1.下列元素在自然界中只能以化合态存在的是（    ）

a.c    b.si    c.s    d.o

2.能溶解单质硅的是（    ）

a.盐酸    b.硝酸    c.硫酸     d.氢氟酸1234

3．下列氧化物中不溶于水，但属于酸酐的是（    ）

a.sio2        b.so3      c.p2o5      d.cuo

4.下列物质的主要成分不是sio2的是（    ）

a.玛瑙    b.水晶    c.金刚砂   d.石英

课堂小结：

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