2019-2020年高一化學第四章 第一節(jié)無機非金屬材料的主角 硅 新課標 人教版.doc

《2019-2020年高一化學第四章 第一節(jié)無機非金屬材料的主角 硅 新課標 人教版.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2019-2020年高一化學第四章 第一節(jié)無機非金屬材料的主角 硅 新課標 人教版.doc（9頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

2019-2020年高一化學第四章 第一節(jié)無機非金屬材料的主角 硅 新課標 人教版 課程標準： 通過實驗了解氯、氮、硫、硅等非金屬及其重要化合物的主要性質，認識其在生產中的應用和對生態(tài)環(huán)境的影響。 第一節(jié) 無機非金屬材料的主角——硅 （第一課時） 教學目標： 1．使學生了解硅的兩種重要化合物——二氧化硅及硅酸的主要性質； 2．引導學生對比學習硅的化合物（二氧化硅及硅酸）與碳的化合物（二氧化碳及碳酸），培養(yǎng)學生聯(lián)系、對比、歸納總結的學習方法； 3．使學生了解二氧化硅和硅酸在日常生活、生產中的應用，感受化學的實用性，增強學習化學的興趣。 教學重點、難點 重點：二氧化硅的性質 難點：硅酸的性質 教學環(huán)節(jié) 教 師 活 動 學 生 活 動 新課導入 從電腦的芯片、光導纖維、水泥、玻璃和瓷磚等日常生活中的實例引入硅及其化合物。 新 知 學 習 自學討 論 指導學生閱讀，并給出知識整理表格及思考題。 周期表中的位置 原子結構 示意圖 在自然界 中的存在 碳 硅 閱讀教材P62第1、2、3自然段及資料卡片內容，填表完成知識整理，然后思考討論：碳和硅在自然界中的存在形式不同的原因是什么？ 歸納整 理 檢查小結 （1）兩元素的共性：在化學反應中其原子既不易失電子也不易得電子，主要形成共價（四價）化合物。 （2）存在差異：硅是一種親氧元素，在自然界中它總是與氧相互化合的，而碳卻沒有此特點。 承上啟 下 二氧化碳具有哪些重要的性質呢？ 物理性質：CO2是一種 色 體， 溶于水，固態(tài)CO2俗稱 。 化學性質： CO2 + H2O ― CO2 + NaOH ― CO2 + CaO ― 思考交 流 提示： 二氧化硅也是一種酸性氧化物 由CO2的性質推測SiO2可能具有哪些重要的性質？ 歸納整 理 檢查小結 SiO2是一種酸性氧化物，可能與水反應生成相應酸；與堿反應生成鹽和水；與堿性氧化物反應生成鹽。 自學討 論 指導學生閱讀教材有關內容，并給出問題 閱讀教材P63及P64有關內容，思考并討論：SiO2實際具有的性質與上述推導一致嗎？有沒有不同的表現？請舉例說明 歸納整 理 檢查小結 與上述推斷不完全相同。不同表現是：SiO2是一種難熔固體，不溶于水。正是因為SiO2不溶于水，所以不能直接與水反應生成硅酸，但常溫下除能與氫氧化鈉溶液反應外，還能與氫氟酸反應生成SiF4氣體和水。 完成下列反應的化學方程式,并指明反應的類型： SiO2 + NaOH — SiO2 + CaO — SiO2 + HF — 自學討 論 指導學生閱讀教材有關內容，使其了解二氧化硅的結構和用途。 （1）閱讀教材P63：科學視野內容，認識SiO2的結構 （2）觀察教材P63～P64上的圖4—3、圖4—4和圖4—5，了解SiO2用途，并了解用途與性質間的關系。 歸納整 理 （1）SiO2晶體是由Si和O按1：2的比例所組成的立體網狀結構，基本單元是[SiO4]的正四面體結構。 （2）SiO2性質主要表現在：它是一堅硬、難熔的固體，不溶于水，化學性質非常穩(wěn)定。 SiO2的這些性質是由其立體網狀結構決定的。 應用與實踐 （1）實驗室盛裝NaOH溶液的試劑瓶為什么要用橡皮塞而不用玻璃塞？ （2）有人認為SiO2既能和堿反應又能和酸反應，所以應認為它是一種兩性氧化物。你同意這種看法嗎？ 歸納整 理 檢查小結 （1）因為SiO2易與強堿溶液反應，生成硅酸鈉使試劑瓶受腐蝕，同時生成的硅酸鈉溶液是一種礦物膠，具有良好的粘結性，易使瓶塞粘在一起而難以開啟。 （2）不同意這種看法。 知識梳 理 給出下列表格，比較性質異同 CO2 SiO2 能否與水反應 能否與氧化鈣反應 能否與氫氧化鈉溶液反應 能否與氫氟酸反應 能否與碳反應 參看課后習題4 思考交 流 指導學生閱讀教材有關內容，給出問題 閱讀教材P64最后一自然段，思考討論下列問題： （1）硅酸與鹽酸比較，誰的酸性強？你是根據什么現象判斷出來的？ （2）硅酸與碳酸比較又會怎樣呢？ 實驗探 究 提示： 酸與鹽反應規(guī)律之一是較強的酸能制出更弱的酸。 完成實驗4—1，并填寫教材P65相關表格。 補充實驗：往一定量的飽和硅酸鈉溶液中通入足量的CO2，觀察現象。該現象說明了什么？ 歸納整 理 檢查小結 硅酸的酸性比鹽酸和碳酸的酸性都弱。這是根據往硅酸鈉溶液中滴加鹽酸或通入足量的CO2后，產生不溶于水的硅酸判斷出來的。 應用與實踐 寫出以SiO2為原料制備硅酸的化學方程式 自學釋 疑 結合實驗4—1，閱讀教材P64最后一自然段，歸納總結硅膠的制備方法及其重要應用。 歸納整 理 制備方法： 加適量鹽酸或通入足量CO2 干燥脫水 硅酸鈉溶液 硅酸溶膠 硅膠 用途：常用作干燥劑、催化劑的載體。 板書設計 一、二氧化硅和硅酸 1、二氧化硅 2、硅酸 （1）用途 （1）制備 （2）物理性質 （2）性質 化學性質 （3）用途 鞏固練習 1、宣傳科學知識，介紹高新科技，揭露偽科學，是科學工作者的義務，下列說法屬于偽科學的是（ ）。 A.以二氧化硅為主要原料制造光導纖維 B.碳爐邊放盆水，可防止煤氣中毒 C.在墻壁剛粉刷過石灰漿的室內生一炭火盆，墻壁會冒汗 D.用干冰進行人工降雨 2、下列說法正確的是（ ） A．SiO2能和水發(fā)生化合反應生成硅酸 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鹽酸、②濃硫酸、③氧氣、④氫氟酸、⑤氫氧化鉀溶液中，能與地殼中含量第一和第二的兩元素形成的化合物起化學反應的是（ ） A．①② B．④⑤ C．②④ D．③④ 4、將過量的二氧化碳通入下列溶液中，最終會出現渾濁的是（ ） A．氯化鈣溶液 B．澄清的石灰水 C．水玻璃 D．硝酸鋇溶液 5、熔融燒堿應選用的器皿是（ ） A．鐵制坩堝 B．普通玻璃坩堝 C．石英坩堝 D．陶瓷坩堝 6、下列關于碳和硅的敘述中，不正確的是（ ） A．＋4價氧化物都與氫氧化鈉溶液反應 B．單質在加熱時都能與氧氣反應 C．氧化物都能溶于水生成相應的酸 D．碳和硅兩種元素都有能導電的單質 7、下列試劑可用帶玻璃塞的玻璃瓶保存的是（ ） A．硅酸鈉溶液 B．鹽酸 C．氫氟酸 D．氫氧化鈉溶液 8、和空氣接觸可發(fā)生非氧化還原反應的物質組合是（ ） ① Na ②Na2SiO3溶液 ③Na2O2 ④燒堿溶液 ⑤石灰水 ⑥Fe(OH)2 A．①③④ B．②④⑤ C．②③⑥ D．①④⑤ 9、已知由石墨轉化為金剛石需要吸收熱量，下列說法中正確的是（ ） A．石墨比金剛石穩(wěn)定 B．金剛石比石墨穩(wěn)定 C．石墨和金剛石一樣穩(wěn)定 D．以上結論都不正確 10、某無色混合氣體可能含有CO2、H2、CO和H2O（氣）中的一種或幾種，依次進行以下處理（假設每次處理均反應完全）：①通過盛有硅膠的干燥管時，氣體體積不變；②通過熾熱的氧化銅時，固體變?yōu)榧t色；③通過白色CuSO4粉末時，粉末變藍色；④通過澄清石灰水時，溶液變渾濁。則原混合氣體的成分不可能是 A H2和CO B CO2、H2和CO C H2O和CO2 D H2和CO2 11、按由多到少的順序，在地殼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，其原子結構示意圖分別是 、 。 碳是構成 的主要元素，硅主要以熔點很高的 和 的形式存在，是構成巖石與許多礦物的基本元素。 12、由同一種元素組成的不同單質，稱為該元素的同素異形體。在各種碳的同素異形體中，鉛筆芯的主要成分是 ，它是一種深灰色、有金屬光澤且不透明的片狀固體，質軟，具有潤滑性，它能夠 ，常用作電極。鉆石的成分是 ，是無色透明的晶體，硬度 。由60個碳原子組成、形似足球的 （寫分子式）也是碳的同素異形體。 13、下表中括號內的物質是雜質，試將除雜試劑和分離方法填入表中： 混合物 SiO2（CaCO3） SiO2 (Fe2O3) SiO2 (NaCl) SiO2 (Si) Si (Al) NaHCO3 (Na2SiO3) 除雜試劑 分離方法 14、檢驗石灰中含有碳酸鈣和二氧化硅的方法是：取少許試樣，加入過量的 ，有 產生，說明石灰中含有 。充分振蕩后過濾，有濾渣存在說明含有 。 備課參考 1．參考答案 鞏固練習答案：1 B 2 D 3 B 4 C 5 A 6 C 7B 8B 9A 10C 11 O、Si、Al、Fe、IVA、原子結構示意圖略、有機化合物、氧化物、硅酸鹽 12 石墨、導電、碳元素、很大、C60 13（1）鹽酸、過濾（2）鹽酸、過濾（3）水、過濾（4）O2、加熱（5）鹽酸、過濾 （6）足量CO2/H2O、過濾 14 稀鹽酸、無色氣體、碳酸鈣、二氧化硅 2．資料運用 （1）教材《化學》必修I，人民教育出版社，[xx] （2）《教師教學用書》化學必修I （3）《中學第二教材》高中化學必修I，北京教育出版社，主編 薛金星 （4）高中課程《新學案》，主編 劉成坤 硅在高新技術中的應用 單晶硅作為半導體器件的核心材料，大大地促進了信息技術的革命。自20世紀中葉以來，單晶硅隨著半導體工業(yè)的需要而迅速了展。到1996年全球半導體產業(yè)銷售額達到1410億美元，而其中單晶硅材料的銷售達到74億美元。中國消耗的大部分集成電路及其硅片主要依賴進口。但我國科技人員正迎頭趕上，于xx年成功地制造出了12英寸單晶硅，標志著我國單晶硅生產進入了新的發(fā)展時期。 信息材料技術是新材料技術的重要組成部分，也是信息技術尤其是電子信息技術發(fā)展的基礎。從目前情況來看，硅半導體仍然是集成電路的主要材料。據估計在21世紀內，硅仍然會占半導致體材料的95%以上。 微電子與生物技術緊密結合的以DNA芯片等為代表的生物工程是21世紀微電子領域的另一個熱點和新的經濟增長點。采用微電子加工技術，可以在指甲蓋大小的硅片上制作出含有多達10～20萬種DNA基因片段的芯片.利用這種芯片可以在短時間內檢測或發(fā)現遺傳基因的變化等情況。這無疑對遺傳學研究、疾病診斷與治療、轉基因工程等具有極其重要的作用。 第一節(jié) 無機非金屬材料的主角——硅 （第二課時） 教學目標： 1．使學生了解硅及硅酸鈉的重要性質和用途； 2．使學生了解硅酸鹽產品的性能、用途，加深對化學與生產、生活實際的認識進而幫助學生樹立民族自豪感，增強學好化學的自信心。 3．使學生進一步認識硅及其重要化合物在生產中的應用和對生態(tài)環(huán)境的影響，樹立綠色化學意識和可持續(xù)發(fā)展的意識。 教學重點、難點 重點：硅和硅酸鈉的重要性質 難點：硅酸鹽的豐富性和多樣性 教學環(huán)節(jié) 教師活動 學生活動 新課導入 通過水玻璃、硅橡膠、玻璃、陶瓷、水泥等物質中硅的存在形式引入硅酸鹽 新 知 學 習 自學思 考 閱讀教材P65中間兩自然段，思考硅酸鹽的組成和性質 歸納整 理 檢查小結： 硅酸鹽是由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱，分布極廣。硅酸鹽一般都不溶于水，化學性質很穩(wěn)定。 自學討 論 指導學生閱讀并給出問題 閱讀教材P67資料卡片，回答下列問題：如何用氧化物的形式表示硅酸鹽的組成？ 歸納整 理 檢查小結： 硅酸鹽的表示方法：活潑金屬氧化物?較活潑金屬氧化物?二氧化硅?水 應 用 與 實 踐 用氧化物的形式表示下列硅酸鹽的組成： KAlSi3O8 CaAl2Si3O10?3H2O Al2Si2O5(OH)4 實驗探 究 指導學生完成實驗 完成實驗4—2，并填寫教材P65相關表格 應 用 與 實 踐 1、硅酸鈉的水溶液俗稱水玻璃，它的用途有： 、 、 。 2水玻璃長期暴露在空氣中會變質,這是因為水玻璃主要發(fā)生了( ) A. 氧化還原反應 B. 分解反應 C. 化合反應 D. 復分解反應 自 學 討 論 指導學生閱讀并給出問題： 閱讀教材P66第一、二、三自然段?；卮鹣铝袉栴}： （1） 硅酸鹽種類繁多、結構復雜的原因是什么？ （2）為什么土壤具有保肥能力？ （3）中國作為“瓷器故鄉(xiāng)”的原因是什么？ 歸 納 整 理 檢查小結 （1）由于Al與Si在元素周期表位置相鄰、離子大小相近，Al3+?；蚨嗷蛏俚刂脫Q硅酸鹽中的Si4+而形成鋁硅酸鹽。為了保持電中性，會伴隨引入其他正離子，從而大大增加了硅酸鹽的豐富性和復雜性。 （2）硅酸鹽巖石長期在水的侵蝕下，風化為黏土，并且形成土壤膠體（硅酸鹽與硅酸相似，有形成膠體的性質）。土壤膠體因其表面積巨大且一般帶負電，能吸收NH4+、K+等數十種生物所需的營養(yǎng)離子，所以土壤具有保肥能力。 （3）現在出土的各種陶瓷制品、雄偉古建筑上留下的陶瓷磚瓦以及英文“中國”一詞又指“瓷器”，等等，所有這些都反映了在西方人眼中中國作為“陶瓷故鄉(xiāng)”的形象。 自 學 討 論 指導學生閱讀并給出知識整理表格 性能 用途 高溫結構陶瓷 壓電陶瓷 透明陶瓷 超導陶瓷 閱讀教材P66科學視野并進行知識整理 歸納整 理 檢查小結 （答案略） 自 學 討 論 指導學生閱讀并給出知識整理表格 性能 用途 金剛砂 硅鋼 硅橡膠 分子篩 閱讀教材P67最后一自然段，并進行知識整理 歸納整 理 檢查小結 （答案略） 自 學 討 論 指導學生閱讀并給出知識整理表 分類 物性 化性 應用 硅 單 質 晶體硅 無定形硅 閱讀教材P68有關內容，并進行知識整理。 歸納整 理 檢查小結 常溫下，硅的化學性質穩(wěn)定，不易發(fā)生化學反應。利用它的穩(wěn)定性、來源豐富性和導電性，在電子產品業(yè)具有廣泛而重要的應用。 課下 探究 人類一直在創(chuàng)造性地制造、應用硅及其化合物，請查閱有關資料，以“硅及其化合物對人類文明的貢獻”為題，寫一篇小論文，并與同學交流。 板 書 設 計 二、硅酸鹽 1、硅酸鹽的組成和性質 2、硅酸鈉的性質和用途 三、硅單 1、性質 2、用途 鞏固練習 1、下列物質的成分不含硅酸鹽的是（ ） A．石英玻璃 B．陶瓷 C．普通水泥 D．磚瓦 2、Na2O?CaO?6SiO2是一種（ ） A．含氧酸 B．硅酸鹽 C．氧化物 D．混合物 3、已知普通玻璃可用Na2O.CaO.6SiO2來表示，則其中Na2SiO3、CaSiO3、SiO2的物質的量之比為：（ ） A．1：1：6 B．1：1：4 C．2：1：6 D．2：1：4 4、有關硅元素的下列敘述中正確的是（ ） A．硅與任何酸都不反應 B．硅是構成礦物巖石的主要原料，其化合態(tài)硅幾乎全部是硅石和硅酸鹽 C．硅的性質很穩(wěn)定，能以游離態(tài)存在于自然界 D．常溫時硅不與任何物質反應 5、下列物品或設備：①水泥路橋、②門窗玻璃、③水晶鏡片、④石英鐘表、⑤瑪瑙手鐲、⑥硅太陽能電池、⑦光導纖維、⑧計算機芯片。所用材料為SiO2或要用到SiO2的是（ ） A．⑥⑧B．①②⑦⑧ C．①②③④⑤⑦ D．全部 6、水處理中常使用的一種無機高分子絮凝劑的化學式可表示為[Al2(OH)nClm?yH2O]x，式中m等于（ ） A．3-n B．6-n C．6+n D．3+n 7、下列關于水玻璃的性質和用途的敘述中不正確的是（ ） A．這是一種礦物膠，既不燃燒也不受腐蝕 B．在建筑工業(yè)上可以作黏合劑、耐酸水泥摻料 C．木材、織物浸過水玻璃后具有防腐性能且不易燃燒 D．水玻璃的化學性質穩(wěn)定，在空氣中不易變質 8、工業(yè)上制造金鋼砂的化學方程式如下：SiO2 + 3C =SiC + 2CO↑，在這個氧化還原反應中，氧化劑與還原劑物質的量之比為（ ） A．1：2 B．2：1 C．5：3 D．3：5 9、向下列溶液滴加稀鹽酸，生成白色沉淀，繼續(xù)滴加稀鹽酸，沉淀又溶解的是( )。 　 A.Na2SiO3 　 B.BaCl2　　 C.AgNO3 　 D.NaAlO2 10、假設SiO2晶體中部分Si原子被Al原子取代，不足的價數由K原子補充，當有25%的硅原子被鋁原子取代時，可形成正長石，則正長石的化學組成為( )。 A. KAlSi3O8 B.KAlSi2O6 C. KAlSiO4 D.KAlSi4O10 11、三硅酸鎂晶體被用來治療胃潰瘍患者的胃酸過多癥，是因為該物質不溶于水，服用后能中和胃酸，作用持久。三硅酸鎂晶體的化學式為Mg2Si3O8?nH2O。 （1）用氧化物形式表示三硅酸鎂的化學式。 （2）寫出該藥物中和胃酸的化學方程式。 拓展提高 已知CO和H2的混合氣體稱為水煤氣，可由碳與水蒸氣在高溫下反應生成。如下圖： 氧化物A 單質B 氧化物C 單質E 化合物F 單質G 單質H 高溫 反應① 高溫 反應② 燃燒 反應③ 已知：單質E可作為半導體材料，化合物F是有毒的氧化物，C為液態(tài)。據此，請?zhí)羁眨? （1）氧化物A是 （2）化合物F是 （3）反應②的化學方程式是 （4）反應③的化學方程式是 備課參考 1．參考答案 鞏固練習答案：1A 2B 3B 4B 5C 6B 7D 8A 9D 10A 11（1）2MgO?3SiO2?nH2O （2）2MgO?3SiO2?nH2O + 4HCl ==2MgCl2 + 3SiO2 +(n+2)H2O 拓展提高答案： （1）SiO2 （2）CO 高溫 （3）C + H2O==CO + H2 點燃 （4）2H2 + O2 ==2H2O 2．資料運用 （1）教材《化學》必修I，人民教育出版社，[xx] （2）《教師教學用書》化學必修I （3）《中學第二教材》高中化學必修I，北京教育出版社，主編 薛金星 （4）高中課程《新學案》，主編 劉成坤 光導纖維 從高純度的二氧化硅或稱為石英玻璃熔融體中，拉出直徑約為100m的細絲，稱為石英玻璃纖維。玻璃可以透光，但在傳輸過程中光損耗很大，用石英玻璃纖維光損耗大為降低，故這種纖維稱為光導纖維，是精細陶瓷的一種。 利用光導纖維可進行光纖通信。激光的方向性強、頻率高，是進行光纖通信的理想光源。光纖通信與電波通信比較，光纖通信能提供更多的通信通路，可滿足大容量通信系統(tǒng)的需要。 光導纖維一般由兩層組成，里面一層稱為內芯，直徑幾十微米，但折射率較高；外面一層稱包層，折射率較低。從光導纖維一端入射的光線，經內芯反復折射而傳到末端，由于兩層折射率的差別，使進入內芯的光始終保持在內芯中傳輸著。光的傳輸距離與光導纖維的光損耗大小有關，光損耗小，傳輸距離就長，否則就需要用中繼器把衰減的信號放大。用最新的氟玻璃制成的光導纖維，可以把光信號傳輸到太平洋彼岸而不需要中繼站。 在實際使用時，常把千百根光導纖維組合在一起并加以增強處理，制成像電纜一樣的光纜，這樣既提高了光導纖維的強度，又大大增加了通信容量。 用光纜代替通信電纜，可以節(jié)省大量有色金屬，每公里可節(jié)省銅1.1噸、鉛2～3噸。光纜有質量輕、體積小、結構緊湊、絕緣性好、壽命長、輸送距離遠、保密性好、成本低等優(yōu)點。光纖通信與數字技術及計算機結合起來，可以用于傳送電話、圖像、數據、控制電子設備和智能終端等，起到部分取代通信衛(wèi)星的作用。 光損耗大的光導纖維可在短距離使用，特別適合制作各種人體內窺鏡，如胃鏡、膀胱鏡、直腸鏡、子宮鏡等，對診斷、醫(yī)治各種疾病極為有利。