【2020秋备课】高中化学教案新人教版必修1-4.1-无机非金属材料的主角-硅(第1课时).docx

4.1 无机非金属材料的主角 硅（第1课时）

教学目标
一、学问目标
1．了解二氧化硅的晶体结构，把握二氧化硅的化学性质，了解其用途。
2．对硅酸的组成、性质及制备形成初步的生疏。
二、力气目标
通过对二氧化硅的晶体结构及其化学性质的学习，培育同学空间想象力气和规律思维力气。
三、情感目标
感受化学在生活生产中的重要地位，培育同学关注社会的意识和责任感。
教学重点
二氧化硅的性质和硅酸的制备。
教学难点
培育同学对学问的归纳、总结和探究的力气。
教学用具
多媒体、饱和硅酸钠溶液、酚酞试液、稀盐酸、试管、滴管等。
教学过程
一、新课引入
呈现图片：水晶、玛瑙、石英坩埚、沙子。你知道组成这些物质的成分是什么吗？
叙述：这些物质虽然看起来形态各异，实际上它们都含有同一种元素——硅，硅在地壳中的含量仅次于氧。大到高科技领域，小到我们的四周，处处都有硅及其化合物的踪影。当今电子工业的飞速进展，更是与人们对硅的性质的生疏息息相关。本节课，我们首先来学习二氧化硅及其化合物——硅酸的有关学问。
二、新课教学
板书：第一节 硅
过渡：首先，我们来了解一下硅元素的有关学问。
同学阅读课本第74页的第一、二自然段，了解硅在自然界的含量、存在形态等方面的内容。
归纳整理：硅以化合态存在于自然界，硅元素主要以氧化物和硅酸盐的形式存在于地壳的各种矿物和岩石里。
过渡：我们先来学习硅的氧化物——二氧化硅的性质。
(一)二氧化硅和硅酸
1．二氧化硅
学与练：写出C和Si的原子结构示意图，依据最外层电子数，推想CO2 和SiO2的性质是否相同？
归纳整理：C和Si的最外层都有4个电子，CO2 和SiO2分别是二者的最高价氧化物，它们的性质应当相像但又不完全相同。
思考与沟通：请同学们回忆我们学校学过的二氧化碳的性质，并从物理性质和化学性质两方面回答。
同学思考沟通回答，老师补充。
归纳整理：
①二氧化碳的物理性质：常温常压下是无色无味的气体、能溶于水、密度比空气大。
②二氧化碳的化学性质：
CO2+H2O= H2CO3
CO2+Na2O △ Na2CO3
CO2+CaO △ CaCO3
CO2+2NaOH= Na2CO3+H2O
CO2能与碱反应生成盐和水，是酸性氧化物。
过渡：下面我们来学习二氧化硅的性质，并和二氧化碳的性质加以比较，看二者是否相同。
同学阅读教材第75页的内容，了解二氧化硅的性质及用途。
归纳整理：二氧化硅广泛存在于自然界中，与其他矿物共同构成了岩石，自然 二氧化硅也叫硅石。砂子的主要成分就是二氧化硅，石英的主要成分也是二氧化硅，水晶是纯度较高的二氧化硅。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。
⑴二氧化硅的物理性质：
SiO2是一种坚硬难熔的固体，不溶于水。
用途：可用于制作光导纤维、石英坩埚、饰品等。
讲解：CO2、SiO2的物理性质差别很大，二氧化碳是一种无色无味的气体，二氧化硅是一种坚硬难熔的固体。缘由是二者的结构不同，相关学问我们将在选修教材中学习。
过渡：SiO2与CO2的物理性质差别很大，那么它们的化学性质是不是也有这么大的差异呢？请大家阅读课本第76页有关内容，并填写下表。
板书；
⑵二氧化硅的化学性质
PPT呈现：SiO2与CO2化学性质的比较
物质
二氧化硅(SiO2)
二氧化碳(CO2)
与水反应

与碱反应

与碱性氧化物反应

与酸反应

与碳反应

呈现一个同学的答案，分析对比，得出结论。
归纳整理：CO2、SiO2的化学性质差别不很大，比较相像，都能与碱性氧化物或强碱反应生成盐，都是酸性氧化物。二氧化硅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，属二氧化硅的特性。
①特性：
a．不溶于水的酸性氧化物。
b．能与氢氟酸反应：SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O。
②酸性氧化物
a．与碱反应：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+ H2O。高温

b．与碱性氧化物反应：SiO2+CaO==== CaSiO3。
思考与沟通：
（1）为什么试验室中盛放碱液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？
（2）试验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？
（3）某同学依据SiO2既可与碱反应，也能与氢氟酸反应，推断SiO2为两性氧化物。是否正确？
同学思考沟通回答，老师补充。
归纳整理：
（1）由于玻璃中含有SiO2，SiO2是酸性氧化物，能和碱反应生成Na2SiO3，而Na2SiO3具有粘合性，简洁使玻璃瓶塞和瓶颈粘在一起而不能打开。
（2）由于玻璃中含有SiO2、SiO2能与氢氟酸反应，故不用玻璃瓶，用塑料瓶盛放。
（3）两性氧化物是指既和酸反应，又和碱反应生成盐和水的氧化物，而SiO2与氢氟酸反应没有生成盐，故SiO2不是两性氧化物。
过渡：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。
2．硅酸(H2SiO3)
同学阅读教材第76页最终一自然段，了解硅酸的性质。
归纳整理并板书：
⑴物理性质
硅酸是一种白色的固体，酸性比碳酸还要弱，它不溶于水。
试验探究：
同学分组做教材第76页探究试验4-1，观看并记录试验现象，填写下表：

现象
 滴入酚酞后溶液变为红色，再滴入稀盐酸，溶液红色变浅至无色，同时有白色胶状沉淀产生。
结论
a．Na2SiO3溶液呈碱性。
b．可溶性硅酸盐与盐酸反应生成不溶于水的硅酸。
化学方程式
 Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3(胶体)
争辩：试验室制硅酸的原理。
归纳整理并板书：
⑵制取原理：
强酸制弱酸——可溶性硅酸盐与酸反应得到
Na2SiO3+2HCl =H2SiO3(胶体)+2NaCl
过渡：硅酸的酸性比碳酸还要弱，那么依据强酸制弱酸的原理，推想向Na2SiO3溶液中通入CO2会毁灭什么现象？写出反应方程式。
同学思考回答。
归纳整理并板书：
现象：有白色沉淀生成。
化学方程式：Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3。
讲解：先形成硅酸溶胶，浓度较大时形成硅酸凝胶。硅酸凝胶经干燥脱水后得到多孔的硅酸干凝胶，称为硅胶。硅酸在加热条件下会进一步失水得到二氧化硅。
板书：
⑶化学性质：H2SiO3 △ SiO2+H2O
⑷用途——硅胶，做干燥剂。
三、本课小结
1．了解了硅元素在自然界中的存在和含量。
2．学习了二氧化硅的存在形式和性质，并和CO2进行了对比。
3．学习了硅酸的性质和用途，并通过硅酸的制取了解一种重要的化学反应原理——强酸制弱酸。
四、板书设计
第一节 硅
二、二氧化硅和硅酸

2．硅酸(H2SiO3)
⑴物理性质：硅酸是一种白色的固体，酸性比碳酸还要弱，它不溶于水。
⑵制取原理：
强酸制弱酸——可溶性硅酸盐与酸反应得到
Na2SiO3+2HCl =H2SiO3(胶体)+2NaCl
Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3
⑶化学性质：H2SiO3 △ SiO2+H2O
⑷用途——硅胶，做干燥剂。
五、布置作业
1．上网查阅：新型无机非金属材料及其应用。
2．课本第80～81页：1～6题。
六、巩固练习
1．地壳中含量第一和其次的两种元素所形成的化合物中，不具有的性质是( )
A．熔点很高 B．与水反应生成对应的酸
C．可与烧碱反应生成盐 D．坚硬
2．要除去SiO2中混有的少量CaO杂质，最适宜的试剂是( )
A．纯碱溶液 B．盐酸 C．硫酸 D．苛性钠溶液
3．下列试剂能贮存在磨口玻璃塞的试剂瓶里的是( )
A．HF溶液 B．KOH溶液 C．盐酸 D．水玻璃