第四章非金属及其化合物第一节无机非金属材料的主角—硅教学设计教学目标
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、认识物之间既有相似性,又有各自的特性
过程与方法
通过碳和硅、二氧化碳和二氧化硅性质的对比,培养学生对知识的迁移和类比能力。
情感态度与价值观
通过对材料的介绍,使学生感受到化学科学的魅力及化学对人类生产、生活的贡献。
学情分析
通过金属性质的系统学习,学生已经具备分析非金属元素性质的能力,而且从内容安排来看,三部分知识都强调先让学生根据身边的例子和书本大量的彩图感性认识身边相关的性质,作出猜测,然后通过实验或例子得出性质,有利于吸引学生的兴趣和接受新的知识。
重点难点
重点:二氧化硅和硅酸的质。
难点:二氧化硅的特性。
教学过程
教学活动
【导入】
展示水晶、玛瑙等饰品,分析成分?共有的元素——硅。
引出新课。
【讲授】SiO2的性质
[讲]硅在地壳中含量丰富,仅次于氧,排在第二位,约占26.3%。
[阅读教材]找出硅在自然界中的存在形态?
[学生回答]硅是一种亲氧元素,自然界中硅都是以二氧化硅或硅酸盐的形式存在,主要存在于地壳的各种矿物和岩石里,没有游离态的硅。
[过]下面我们首先来研究一下二氧化硅的性质和用途。
[阅读教材]完成大屏幕的填空
[板书]一、二氧化硅
1、存在
[学生总结]SiO2 是硅的重要化合物。
地球上存在的天然二氧化硅约占地壳质量的12%,其存在形态有结晶形和无定形两大类,通称硅石。
[大屏幕展示]水晶、玛瑙、石英坩埚、一段光缆等图片,结合图片学生总结SiO2 用途。
[大屏幕展示]
①、制光导纤维
②、石英玻璃制化学仪器
③、石英表、石英钟
④、水晶制光学仪器和工艺品
⑤、玛瑙制精密轴承和装饰品
[过渡]SiO2 的用途非常广泛,大家对它的结构感兴趣吗?
[阅读教材]完成大屏幕的填空
[学生总结][SiO2]四面体:每1个Si原子周围结合4个O原子,Si在中心,O在四个顶角. 同时每1个O原子周围结合2个Si原子相结合。
二氧化硅中氧原子与硅原子个数比为2: 1,通常用SiO2 来表示二氧化硅的组成.
[板书](3) 结构:空间网状结构
[讨论]结构决定性质,结合已有的关于水晶、沙子主要成分也是SiO2 的知识,思考一下,Si O2的物理性质有哪些?
[板书](4) 物理性质:熔点高,硬度大的固体、不溶于水
[讲]SiO2 的网状结构不仅决定了其物理性质的特殊性,还决定了其化学性质的稳定性。
[过渡]SiO2 与CO2相似,具有酸性氧化物的通性。
[板书](5) 化学性质:
1 酸性氧化物:
与强碱反应 :SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O
与碱性氧化物反应:SiO2+CaO CaSiO3
[讲]SiO2除了具有酸性氧化物的通用性之外,还具有特性。
比如酸性氧化物一般不与酸反应,而SiO2却能与HF反应,这也是工业上雕刻玻璃的反应原理
[板书]2 与HF的反应:SiO2+4HF==SiF4 ↑+2H2O
[讲]除此之外,SiO2在制水泥、玻璃、纯硅时,还有一些特殊反应
[小结]
3 弱氧化性:SiO2+2C Si +2CO↑ (工业上制粗硅)
4 与某些盐反应:Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑
CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2 ↑ (工业上制玻璃的主要反应)
【练习】思考与交流
[思考与交流]1、实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸?
HF能腐蚀玻璃,因此,盛装氢氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。
2、实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞?
NaOH溶液能与玻璃中的SiO2 反应生成Na2SiO3 ,使瓶塞部分粘结而无法打开。
因此盛装N aOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞而要用橡胶塞。
【讲授】硅酸的性质
[讲]H2SiO3是一种比H2CO3还要弱的酸,它不溶于水,不能使指示剂褪色,是一种白色胶状的固体。
[板书]硅酸是一种弱酸,它不溶于水,不能使指示剂变色,是一种白色粉末状的固体。
[问]SiO2 不溶于水且不和水反应,那么要如何制备硅酸呢?结合初中制备CO2的方法来设想一下?
[实验]P76 实验4-1
实验4-1:向饱和Na2SiO3 溶液中滴入酚酞,再滴入稀盐酸
现象
滴入酚酞溶液显红色,再滴入盐酸红色消失,并有透明胶状物质生成
结论
Na2SiO3 溶液呈碱性,与酸反应生成了H2SiO3 且H2SiO3 难溶于水
化学方程式
Na2SiO3+2HCl==H2SiO3 ↓+2NaCl
[板书]Na2SiO3+2HCl==2NaCl+H2SiO3 ↓
[讲]所生成的硅酸逐渐聚合而形成胶体-硅酸溶胶,硅酸浓度较大时,则形成软而透明的、胶冻状的硅酸凝胶。
硅酸凝胶经干燥脱水就形成硅酸干胶,称为“硅胶”。
硅胶多孔,吸附水分能力强,常用做实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂,也可以用作催化剂的载体。
[讲]如果对硅酸加热,其可以分解生成SiO2
[板书]H2SiO3 H2O +SiO2
【作业】测试卷
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.稀盐酸溶液
B.氢氟酸
C.氢氧化钠溶液
D.氯化钠溶液
2.熔化烧碱应选用的坩埚应该是 ( )
A.铁坩埚
B.玻璃坩埚
C.石英坩埚
D.瓷坩埚
3、在SiO2+3CSiC+2CO↑反应中,氧化剂和还原剂的质量比为 ( )
A.36∶30
B.60∶36
C.2∶1
D.1∶2
4、下列说法中,错误的是( )
A.硅酸是不挥发性酸,它与食盐反应生成氯化氢
B.氢氟酸能和玻璃发生化学反应,所以氢氟酸要存放在塑料瓶中
C.水玻璃有粘性,所以要存放在带橡胶塞的试剂瓶中
D.烧碱液能腐蚀玻璃并生成硅酸钠,所以烧碱液要存放在带橡胶塞的玻璃瓶中
5、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
6、能证明碳酸比硅酸酸性强的实验事实是( )
A.CO2是气体,而SiO2是固体B高温下能反应 Na2CO3+SiO2======Na2SiO3+CO2↑
C.CO2溶于水生成碳酸,而SiO2却不溶于水
D.CO2通入Na2SiO3溶液中有胶状沉淀生成
7、下列离子方程式中书写不正确的是( )
A.大理石与盐酸反应:CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2↑
B.水玻璃中加入稀盐酸:Na2SiO3+2H+=H2SiO3↓+2Na+
C.二氧化硅与苛性钠溶液反应:SiO2+2OH-=SiO32-+H2O
D.澄清石灰水通入过量CO2的总反应:CO2+OH-=HCO3-。