硅和二氧化硅教案

硅和二氧化硅教案

作为一位兢兢业业的人民教师，时常会需要准备好教案，编写教案助于积累教学经验，不断提高教学质量。优秀的教案都具备一些什么特点呢？以下是小编整理的硅和二氧化硅教案，希望对大家有所帮助。

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共4页，当前第1页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

[板书]sio2＋2c si＋2co（工业制法）

[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）< ……此处隐藏1792个字……用途。并总结出来。

［板书］（3）用途

［学生看书后回答］二氧化硅可用来做光导纤维；石英可用来做石英钟、石英表，耐高温的石英玻璃；水晶可以用来制造电子工业中的重要部件、光学仪器、工艺品、眼镜片等，含有有色杂质的石英，还可用于制造精密仪器轴承，耐磨器皿和装饰品等。

［师］大家回答得很全面。

［师］确实，二氧化硅在日常生活、生产和科研等方面有着重要的用途，但有时也会对人体造成危害，使人患硅肺病，请大家阅读课本P148“二氧化硅粉尘的危害”的内容。

［学生阅读后］

［师］希望大家努力学习，并能在将来发明和创造一些新的技术，新的设备以控制空气中粉尘的含量，从而为人类的健康和生存环境做出贡献。

［过渡］刚才我们提到二氧化硅不能溶于水得到相应的酸——硅酸。那么，硅酸是怎样的一种酸？它怎样制得呢？下面我们就来学习这个问题。

［板书］三、硅酸（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：

［讲解并板书］Na2SiO3+2HCl+H2O====H4SiO4↓+2NaCl

Na2SiO3+CO2+2H2O====H4SiO4↓+Na2CO3

［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 H2SiO3 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］四、硅酸盐

［师］请大家看以下实验。

［演示实验］取两根一样的干燥布条（其中一根在硅酸钠溶液中浸过）在火焰上燃烧。

［问］两根布条燃烧的情况一样吗？现象有何不同？

［生］不一样。一根很容易燃烧，一根不燃。

［师］是什么原因造成了这样的差别呢？答案在这里！

［板书］硅酸钠（Na2SiO3）

［讲解］不燃的布条是由于我预先在硅酸钠溶液中浸泡并晒干的。这也是硅酸钠的用途之一。硅酸钠的水溶液俗名“水玻璃”，其用途很广，建筑工业及造纸工业用它做粘合剂。

木材或织物用水玻璃浸泡过后既防腐又不易着火。浸过水玻璃的鲜蛋可以长期保存。水玻璃还用作软水剂，洗涤剂和制肥皂的填料。它也是制硅胶和分子筛的原料。

硅酸盐的种类很多，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前面，若有多种金属元素，按活泼性依次减弱的顺序写出其氧化物，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 Na2OSiO2

Al2（Si2O5）（OH）4 Al2O32SiO22H2O

［师］粘土的主要成分也是硅酸盐，是制造陶瓷器的主要原料。

［投影练习］阅读下文，完成1~3题。

硅晶体结构类似于金刚石，低温下单质硅不活泼，与空气、H2O、酸均无作用，但可与强碱和强氧化剂在适当温度下作用，如硅能与卤素在加热或高温下生成四卤化硅，高价态硅的化合物可在高温下被碳、镁、氢等还原剂还原成单质硅；工业上也可用硅石与焦炭在高温下制金刚砂（SiC），某高纯硅炼制厂利用食盐、石英、水、焦炭为原料制取用作半导体材料的高纯硅。

1.假设根据每步反应建立一个生产车间，该高纯硅厂家需要几个车间

A.3个 B.4个

C.5个 D.6个

2.生产原理中没有涉及到的反应是

A.置换反应 B.复分解反应

C.化合反应 D.电解反应

3.该厂家不采用石英与焦炭直接制高纯硅的主要原因是

A.产量太低 B.产品中含SiC

C.产品中含有过量的硅石和焦炭 D.耗能太大

答案：1.C 2.B 3.B

4.Al2O32SiO22H2O是

A.混合物 B.硅酸盐

C.两种氧化物的水化物 D.铝酸盐

解析：硅酸盐的种类繁多，结构复杂，人们通常用金属氧化物和二氧化硅的形式来表示组成，如Na2SiO3改写成Na2OSiO2。解此类题时，先把题目所给氧化物反写过来则为Al2（Si2O5）（OH）4，为高岭石，即为硅酸盐，不是混合物，也不是两种氧化物的水化物，更不是铝酸盐。

答案：B

板书设计

第三节 硅和二氧化硅

一、硅（Si）

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。

（2）化学性质

常温下性质稳定

Si+O2 SiO2

（3）硅的用途

（4）硅的制法

SiO2+2C Si+2CO↑（工业制法）

二、二氧化硅（SiO2）

（1）物理性质：坚硬难溶的固体，不溶于水。

（2）化学性质：不溶于水的酸性氧化物，能与氢氟酸反应。

（3）用途

三、硅酸（H2SiO3）

不溶于水，酸性比碳酸弱

Na2SiO3+2HCl+H2O====H4SiO4↓+2NaCl Na2SiO3+CO2+2H2O====H4SiO4↓+Na2CO3

H4SiO4====H2SiO3+H2O H2SiO3 SiO2+H2O

四、硅酸盐

硅酸钠（Na2SiO3） Na2OSiO2 Al2（Si2O5）（OH）4 Al2O32SiO22H2O

教学说明

本节课采用了学生自学、教师引导归纳，并同已学知识相比较的教学方法，目的是为了让学生更多地参与教学，并在学习的过程中培养学生对知识的归纳、总结和探究的能力。由于在初中已学过有关碳及其化合物的知识，采用对比的学习方法，可以使学生温故而知新。

学生在了解SiO2的用途时，教师同时引导他们了解SiO2粉尘的危害。这可以培养学生在以后的实践中能辩证地看问题。

本课时增加了一个有关水玻璃的实验。一是引起学生学习的兴趣；再就是学生会印象深刻；更重要的是消除学生对陈述性知识的乏味感，也希望能对后面硅酸盐工业的介绍，做一个很好的引子。

另外，如果授课时间允许，最好能专用一个课时来学习和整理碳及其化合物的有关知识，以使碳族元素的知识更加丰富和条理化。

［注］碳及其化合物的有关知识可参考备课资料的知识补充部分。