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第四章 非金属及其化合物 课程标准:
通过实验了解氯、氮、硫、硅等非金属及其重要化合物的主要性质,认识其在生产中的应用和对生态环境的影响。
第一节 无机非金属材料的主角——硅 (第一课时) 教学目标:
1.使学生了解硅的两种重要化合物——二氧化硅及硅酸的主要性质;
2.引导学生对比学习硅的化合物(二氧化硅及硅酸)与碳的化合物(二氧化碳及碳酸),培养学生联系、对比、归纳总结的学习方法;
3.使学生了解二氧化硅和硅酸在日常生活、生产中的应用,感受化学的实用性,增强学习化学的兴趣。 教学重点、难点 重点:二氧化硅的性质 难点:硅酸的性质 教学环节 新课导入 新 知 学 习
教 师 活 动
从电脑的芯片、光导纤维、水泥、玻璃和瓷砖等日常生活中的实例引入硅及其化合物。
指导学生阅读,并给出知识整理表格及思考题。 碳 硅
周期表中的
原子结构
在自然界
位置 示意图 中的存在
学 生 活 动
阅读教材P62第1、2、3自然段及资料卡片内容,填表完成知识整理,然后思考讨论:碳和硅在自然界中的存在形式不同的原因是什么?
自学讨 论
归纳整 理
检查小结
(1)两元素的共性:在化学反应中其原子既不易失电子也不易得电子,主要形成共价(四价)化合物。
(2)存在差异:硅是一种亲氧元素,在自然界中它总是与氧相互化合的,而碳却没有此特点。
承上启 下
二氧化碳具有哪些重要的性质呢? 物理性质:CO2是一种 色 体, 溶于水,固态CO2俗称 。 化学性质: CO2 + H2O ― CO2 + NaOH ― CO2 + CaO ―
思考交 流 归纳整 理 自学讨 论 归纳整 理
提示:
二氧化硅也是一种酸性氧化物 检查小结
由CO2的性质推测SiO2可能具有哪些重要的性质?
SiO2是一种酸性氧化物,可能与水反应生成相应酸;与碱反应生成盐和水;与碱性氧化物反应生成盐。
指导学生阅读教材有关内容,并给出问题
阅读教材P63及P64有关内容,思考并讨论:SiO2实际具有的性质与上述推导一致吗?有没有不同的表现?请举例说明
检查小结
与上述推断不完全相同。不同表现是:SiO2是一种难熔固体,不溶于水。正是因为SiO2不溶于水,
完成下列反应的化学方程式,并指明反应的类型:
SiO2 + NaOH —
所以不能直接与水反应生成硅酸,但常温下除能与氢氧化钠溶液反应外,还能与氢氟酸反应生成SiF4气体和水。
自学讨 论
指导学生阅读教材有关内容,使其了解二氧化硅的结构和用途。
SiO2 + CaO — SiO2 + HF —
(1)阅读教材P63:科学视野内容,认识SiO2的结构
(2)观察教材P63~P64上的图4—3、图4—4和图4—5,了解SiO2用途,并了解用途与性质间的关系。
归纳整 理
(1)SiO2晶体是由Si和O按1:2的比例所组成的立体网状结构,基本单元是[SiO4]的正四面体结构。
(2)SiO2性质主要表现在:它是一坚硬、难熔的固体,不溶于水,化学性质非常稳定。 SiO2的这些性质是由其立体网状结构决定的。
应用与实践
(1)实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么要用橡皮塞而不用玻璃塞?
(2)有人认为SiO2既能和碱反应又能和酸反应,所以应认为它是一种两性氧化物。你同意这种看法吗?
归纳整 理
检查小结
(1)因为SiO2易与强碱溶液反应,生成硅酸钠使试剂瓶受腐蚀,同时生成的硅酸钠溶液是一种矿物胶,具有良好的粘结性,易使瓶塞粘在一起而难以开启。 (2)不同意这种看法。
知识梳 理
给出下列表格,比较性质异同
能否与水反应 能否与氧化钙反应 能否与氢氧化钠溶液反应
能否与氢氟酸反应 能否与碳反应
CO2
题:
SiO2
参看课后习题4
阅读教材P64最后一自然段,思考讨论下列问(1)硅酸与盐酸比较,谁的酸性强?你是根据什么现象判断出来的?
(2)硅酸与碳酸比较又会怎样呢?
思考指导学生阅读教材有关内容,给出问题
交 流
实验探 究 归纳整 理 应用与实践 自学释 疑
提示: 完成实验4—1,并填写教材P65相关表格。 足量的CO2,观察现象。该现象说明了什么?
酸与盐反应规律之一是较强的酸能制出更弱的酸。 补充实验:往一定量的饱和硅酸钠溶液中通入检查小结
硅酸的酸性比盐酸和碳酸的酸性都弱。这是根据往硅酸钠溶液中滴加盐酸或通入足量的CO2后,产生不溶于水的硅酸判断出来的。
写出以SiO2为原料制备硅酸的化学方程式
结合实验4—1,阅读教材P64最后一自然段,归纳总结硅胶的制备方法及其重要应用。
归纳整 理
制备方法:
加适量盐酸或通入足量CO2 干燥脱水
硅酸钠溶液 硅酸溶胶 硅胶 用途:常用作干燥剂、催化剂的载体。
板书设计 一、二氧化硅和硅酸
1、二氧化硅 2、硅酸 (1)用途 (1)制备 (2)物理性质 (2)性质 化学性质 (3)用途
巩固练习
1. 宣传科学知识,介绍高新科技,揭露伪科学,是科学工作者的义务,下列说法属于伪科学的是( )。 A.以二氧化硅为主要原料制造光导纤维 B.碳炉边放盆水,可防止煤气中毒
C.在墙壁刚粉刷过石灰浆的室内生一炭火盆,墙壁会冒汗 D.用干冰进行人工降雨 2. 下列说法正确的是( )
A.SiO2能和水发生化合反应生成硅酸 B.SiO2是酸性氧化物,它不溶于任何酸 C.SiO2的俗名叫水玻璃,不溶于水 D.SiO2又叫水晶,能溶于NaOH溶液中
3. ①盐酸、②浓硫酸、③氧气、④氢氟酸、⑤氢氧化钾溶液中,能与地壳中含量第一和第二的两元素形成的化合物起化学反应的是( )
A.①② B.④⑤ C.②④ D.③④ 4.将过量的二氧化碳通入下列溶液中,最终会出现浑浊的是( )
A.氯化钙溶液 B.澄清的石灰水 C.水玻璃 D.硝酸钡溶液 5.熔融烧碱应选用的器皿是( )
A.铁制坩埚 B.普通玻璃坩埚 C.石英坩埚 D.陶瓷坩埚 6.下列关于碳和硅的叙述中,不正确的是( )
A.+4价氧化物都与氢氧化钠溶液反应 B.单质在加热时都能与氧气反应 C.氧化物都能溶于水生成相应的酸 D.碳和硅两种元素都有能导电的单质 7.下列试剂可用带玻璃塞的玻璃瓶保存的是( )
A.硅酸钠溶液 B.盐酸 C.氢氟酸 D.氢氧化钠溶液 8.和空气接触可发生非氧化还原反应的物质组合是( )
① Na ②Na2SiO3溶液 ③Na2O2 ④烧碱溶液 ⑤石灰水 ⑥Fe(OH)2 A.①③④ B.②④⑤ C.②③⑥ D.①④⑤ 9.已知由石墨转化为金刚石需要吸收热量,下列说法中正确的是( ) A.石墨比金刚石稳定 B.金刚石比石墨稳定 C.石墨和金刚石一样稳定 D.以上结论都不正确
O(气)中的一种或几种,依次进行以下处理(假设每次处理均反应完全):①通过盛有硅胶的干燥管时,气体体积不变;②通过炽热的氧化铜时,固体变为红色;③通过白色CuSO4粉末时,粉末变蓝色;④通过澄清石灰水时,溶液变浑浊。则原混合气体的成分不可能是
A H2和CO B CO2、H2和CO C H2O和CO2 D H2和CO2 11. 按由多到少的顺序,在地壳中的含量列前四位的元素依次是 、 、 、 。 碳、硅均位于元素周期表的 族,其原子结构示意图分别是 、 。
碳是构成 的主要元素,硅主要以熔点很高的 和 的形式存在,是构成岩石与许多矿物的基本元素。
12. 由同一种元素组成的不同单质,称为该元素的同素异形体。在各种碳的同素异形体中,铅笔芯的主要成分是 ,它是一种深灰色、有金属光泽且不透明的片状固体,质软,具有润滑性,它能够 ,常用作电极。钻石的成分是 ,是无色透明的晶体,硬度 。由60个碳原子组成、形似足球的 (写分子式)也是碳的同素异形体。
13. 下表中括号内的物质是杂质,试将除杂试剂和分离方法填入表中: 混合物 除杂试剂 分离方法
SiO2
SiO2
SiO2 (NaCl)
SiO2 (Si)
Si (Al)
NaHCO3 (Na2SiO3)
(CaCO3) (Fe2O3)
14. 检验石灰中含有碳酸钙和二氧化硅的方法是:取少许试样,加入过量的 ,有 产生,说明石灰中含有 。充分振荡后过滤,有滤渣存在说明含有 。 备课参考 1.参考答案
巩固练习答案:1 B 2 D 3 B 4 C 5 A 6 C 7B 8B 9A 10C
11 O、Si、Al、Fe、IVA、原子结构示意图略、有机化合物、氧化物、硅酸盐 12 石墨、导电、碳元素、很大、C60
13(1)盐酸、过滤(2)盐酸、过滤(3)水、过滤(4)O2、加热(5)盐酸、过滤 (6)足量CO2/H2O、过滤
14 稀盐酸、无色气体、碳酸钙、二氧化硅 2.资料运用
(1)教材《化学》必修I,人民教育出版社,[2004] (2)《教师教学用书》化学必修I
(3)《中学第二教材》高中化学必修I,北京教育出版社,主编 薛金星 (4)高中课程《新学案》,主编 刘成坤 硅在高新技术中的应用
单晶硅作为半导体器件的核心材料,大大地促进了信息技术的革命。自20世纪中叶以来,单晶硅随着半导体工业的需要而迅速了展。到1996年全球半导体产业销售额达到1410亿美元,而其中单晶硅材料的销售达到74亿美元。中国消耗的大部分集成电路及其硅片主要依赖进口。但我国科技人员正迎头赶上,于1998年成功地制造出了12英寸单晶硅,标志着我国单晶硅生产进入了新的发展时期。
信息材料技术是新材料技术的重要组成部分,也是信息技术尤其是电子信息技术发展的基础。从目前情况来看,硅半导体仍然是集成电路的主要材料。据估计在21世纪内,硅仍然会占半导致体材料的95%以上。
微电子与生物技术紧密结合的以DNA芯片等为代表的生物工程是21世纪微电子领域的另一个热点和新的经济增长点。采用微电子加工技术,可以在指甲盖大小的硅片上制作出含有多达10~20万种DNA基因片段的芯片.利用这种芯片可以在短时间内检测或发现遗传基因的变化等情况。这无疑对遗传学研究、疾病诊断与治疗、转基因工程等具有极其重要的作用。 第一节 无机非金属材料的主角——硅 (第二课时) 教学目标:
1.使学生了解硅及硅酸钠的重要性质和用途;
2.使学生了解硅酸盐产品的性能、用途,加深对化学与生产、生活实际的认识进而帮助学生树立民族自豪感,增强学好化学的自信心。
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