硅和硅酸盐工业课时教案

1、 硅和硅酸盐工业 碳族元素（第一课时）教学目标：知识目标：1了解碳族元素的性质及其递变规律；2了解运用元素周期律知识学习同族元素性质及其递变规律的方法，并运用这些知识学习碳族元素及其化合物的知识。能力目标：培养学生的思考、判断能力。教学重点：碳族元素性质递变规律。教学过程：引入 有人提出：现代化学是以碳和硅为首的化学，你知道哪些与碳、硅及其化合物有关的知识？出示：陶瓷、兵马俑样品；多媒体展示：有关建筑物、厨房设备、集成电路、敏感材料、超导材料等照片。讲述 陶瓷是我中华民族一项最伟大的创造，具有悠久而辉煌的历史；秦兵马俑的制造展示了当时的制陶规模和高超的动手术与艺术水平；硅在现代电子、航天航空等

2、方面起着十分重要的作用。在这一章里，我们将介绍一些与硅有关的知识。请一位同学指出硅在元素周期表中的位置，第IVA族包括哪些元素？板书 第一节 碳族元素一、碳族元素请一位同学写出碳族元素的元素符号板书1元素 碳、 硅、 锗、 锡、 铅请一同学指出它们原子结构的异同点 相同点：最外层电子数都是4，常见的化合价为2、4板书2原子结构： 碳、硅、锗、锡的4稳定，而铅2稳定。氢化物的通式为RH4。最高价的氧化物的水化物的通式为H2RO3和R(OH)4不同点：电子层数依次增加，原子半径依次增大设问根据元素周期律的知识分析：碳族元素从碳到铅元素的性质是怎样递变的？板书3元素性质 C Si Ge Sn Pb金

3、属性增强，非金属性减弱4化合物的性质：请同学到黑板上写出它们氢化物的化学式：板书 CH4 SiH4 GeH4 SnH4 稳定性减弱碳常见氧化物有几种呢？主要化合价有几种？板书 H2CO3 H4SiO4 Ge（OH）4、Sn（OH）4、Pb（OH）4 酸性减弱 碱性增强（多为两性）请同学们听一段录音，出示锡和铅的样品，展示表7-1。由学生归纳出它们的物理性质。录音材料如下：我是碳族首领碳。我是地球上化合物最多的元素，大气中有CO2、矿物界有各种碳酸盐、金刚石、石墨和煤，还有石油和天然气等碳氢化合物；动植物中的脂肪、蛋白质、淀粉和纤维素等也都是我的化合物，我有两个兄弟同素异形体金刚石和石墨，它们的

4、熔沸高，金刚石是无色固体，硬度很大、石墨是灰黑色固体、但硬度很小。作为碳族的第二位主人硅，我是构成地球上矿物界的主要元素，在自然界中，我从不独自一人，总是和其他元素朋友在一起，我面色灰黑，有金属光泽，是硬而脆的固体，我和金刚石哥哥很象，熔沸点高、硬度大、由于我的导电性介于导体和绝缘体之间、是良好的半导体材料，可以用来制造集成电路、晶体管等，用途可广呢！我叫锗，是碳族的第三位主人，有银灰色的面膛，我是典型的金属元素，我的化合物被应用的还不多，重要的是晶态锗，那样的我有金刚石般的结构，是重要的半导体材料。我是碳族的第四位主人锡，我是金属元素，脸色银白。我有三种同素导形体，最常见的是银白色硬度居中的

5、白锡，它在低于286K时转变为粉末状的灰锡，高于434K时，转变为脆锡，我可以用于制合金。如青铜为我和铜的合金、我还可以制成日用器件、工具和武器及錫箔，金属镀层。我是碳族的最后一位主人铅，我是一种重而软的金属，常温下为蓝色的固体，我的用处也很大。从金属到化合物我都有广泛用途。比如，我可以制铅电缆、化工方面的耐酸设备以及X射线，原子能工业用的防护材料等。板书5单质的物理性质讨论 为什么金刚石的熔点比晶体硅的熔点要高？讲述碳的单质除了金刚石、石墨外还有C60、C70等。介绍课本中的选学内容。反馈练习：1下列元素在自然界没有游离态存在的是 （ ）A碳 B硫 C硅 D氮2下列气态氢化物中，稳定性最差的

6、是 （ ）ACH4 BSiH4 CH2S DPH43下列说法中，正确的是（ ）A碳是非金属元素，所以碳单质都是绝缘体 B硅的导电性介于金属和绝缘体之间C锗的非金属性比金属性强 D锗不存在气态氢化物4在元素周期表中，下列有关碳族元素的递变规律正确的是（ ）A自上而下元素的金属性逐渐增强 B自上而下元素的非金属性逐渐增强C自上而下元素单质颜色逐渐变浅D自上而下元素单质溶、沸点逐渐升高5最近科学家制得一种新的分子，它具有空心的类似足球状结构，化学式为C60.下列说法中， 正确的是（ ）AC60是一种新型的化合物 BC60和石墨都是碳的同素异形体CC60中含有离子键 DC60的式量为7206在没有现成

7、CO2气体发生器的情况下，请你选用如图中部分仪器装配成一个简易的、能 随 开随用的、随关随停的CO2气体发生装置.（ ）(1)应选用的仪器是(填入编号) .(2)若用上面已装配好的实验装置制取CO2气体，而实验室只有稀H2SO4、浓HNO3、 水、块状纯碱、块状大理石.比较合理的方案，你认为应选的药品是 .7试用下图所列各装置设计一个实验来确证某无色气体中含有H2、CO2、SO2、HCl、 CO 五种气体.(1)若气体的流向是从左到右，连接上述装置的正确顺序是(填各装置玻璃接口的代码字母) 混和气( )( )接( )( )接( )( )接( )( )接( )( )接( )( )接( )( ).

8、(2)确认混合气体中有CO的实验现象是 ，确认混和气体中有H2的实验现象是 (3)装置瓶的作用是 ，装置瓶的作用是 作业：P151 一 硅和硅酸盐工业 碳族元素（第二课时）教学目标：知识目标：1熟练掌握硅和二氧化硅的化学性质；2了解硅和二氧化硅的特性及用途。能力目标：培养学生的思考、判断能力。教学重点：硅和二氧化硅的化学性质。教学过程：过渡在初中我们较系统地学习了C及其化合物的性质，下面与C对比，我们来研究硅的主要性质。不过，这次我们由面到点，这一任务交给同学们。请同学们阅读“硅”后，讲述硅在自然界中的存在，硅的化学性质、硅的用途和硅的制备。板书 二、硅讨论根据所学的碳以及元素周期律的知识，归

9、纳出一些硅的化学性质。1硅的存在：化合态分析： 0 +4Si Si （被氧化）学生分析后填写：2硅的性质；点燃 碳 硅与单质反应C + O2 CO2Si + O2 SiO2Si +2F2 SiF4与氧化物反应 C + 2CuO 2Cu + CO2与酸反应C+2H2SO4（浓） CO2+ 2SO2+ H2O与碱反应请同学们由硅的主要性质推出硅的主要用途。板书 3硅的用途（1）制合金（2）作半导体材料3273K4硅的制备介绍：SiO2 + 2C Si + 2CO 723-773KSi + 2Cl2 SiCl4（液）电炉SiCl4 + 2H2 Si（纯）+ 4HCl讨论：1二氧化硅与二氧化碳的物理性

10、质有何不同？为什么？2为什么实验室中盛放碱液的试剂瓶用橡皮赛而不用玻璃（玻璃中含有SiO2）？板书三、二氧化硅1物理性质：SiO2CO2组 成 微 粒微粒间作用力颜色、 状态在水不的溶解度熔点、 沸点硬 度晶体：石英、水晶、硅石天然的二氧化硅： 无定形：硅藻土2化学性质（1）具有酸性氧化物的通性： 写出下列反应的方程式：SiO2CO2与 H2O 反应不反应与 CaO 反应与 NaOH反应与 CaCO3 反应与 Na2CO3反应（2）特性：与HF酸的反应 SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O介绍二氧化硅的用途和存在,及几种硅酸盐的组成和存在阅读二氧化硅粉尘的危害课堂练习：关于金刚石、

11、石墨、C60的说法中正确的是（ ）A都是碳的同素异形体 B它们互为同位素C都有相同的结构 D金刚石和石墨的相互转化是物理变化2空气中久置而不会变质的是（ ）A烧碱 B纯碱 C水玻璃 D漂白粉3下列含氧酸的酸酐不能由单质与氧气直接化合得到的是（ ） AH2CO3 BH2SO4 CH2SO3 DH2SiO34下列物质间转化必须加入还原剂才能实现的是（ ）ASiO2Na2SiO3BSiNa2SiO3CSiSiCl4 DSiCl4Si5在反应SiO2 + 3C = SiC + 2CO中，氧化剂和还原剂的质量比是（ ）A7：3 B1：2 C5：2 D2：14BGO是我国研制的一种闪烁晶体材料，曾用于诺贝

12、尔奖获得者丁肇中的著名实验，它是 锗 酸铋的简称.若知：在BGO中，锗处于其最高价态，在BGO中，铋的价态与铋 跟氯形成某 种共价氯化物时所呈的价态相同，在此氯化物中铋具有最外层8电子稳定结 构，BGO可看成 是由锗和铋两种元素的氧化物所形成的复杂氧化物，且在BGO晶体 的化学式中，这两种氧化 物所含氧的总质量相同.请填空：(1)锗和铋的元素符号分别是 和 .(2)BGO晶体的化学式是 .(3)BGO晶体中所含铋氧化物的化学式是 .5实验室用右图的装置将CO2和CO进行分离和干燥. 已知a、b均为活塞，试回答 (1)甲瓶中装的是 溶液，乙瓶中装的是 溶 液，分液漏斗中装的是 .(2)当CO2与

13、CO的混和气体通过该装置时，先分离得到的是 ，活塞操作是 ；然后得到 ，活塞操作是 .作业：P151 二、三 硅酸盐工业简介教学目标：知识目标：1了解硅酸盐工业及水泥、玻璃、陶瓷的主要成分。2了解水泥、玻璃、陶瓷的生产的简单原理。3激发学生学习化学的兴趣，使学生对化学与生产、生活实际的联系有进一步的认识。能力目标：培养学生理论联系实际的能力。教学重点：水泥、玻璃、的主要成分和制造变通玻璃的化学反应原理。教学过程：引入 1为什么盛放碱液的试剂瓶常用橡皮塞？2粘土的成分是什么？3请同学列举身边的硅酸盐产品及其简单应用。板书 第二节 硅酸盐工业简介一、硅酸盐工业：以含硅物质为原料，经过加热制成硅酸盐

14、产品的工业。说明：由硅元素在自然界中存在的状况和硅酸盐工业的含义可知，硅酸盐工业的主要原料是含硅物质，是指硅酸盐和二氧化硅（还有其它成分）；硅酸盐工业产品的主要成分仍然是硅酸盐或硅酸和二氧化硅，但是，原料和产品的主要成分并不完全相同。阅读“水泥”思考：1普通水泥的主要原料是什么？2阐述水泥的生产过程。3加入适量石膏的目的是什么？4生产水泥的设备是什么？5分析生产水泥的反应原理。6水泥的主要成分是什么？7水泥有哪些种类？8水泥主要有哪些性质？说明：生产水泥的主要原料是石灰石和粘土，辅助原料有石膏。（在水泥中加入石膏的目的是延缓水泥硬化的速率。水泥的生产原理是原料在高温熔化的条件下发生复杂的物理变

15、化和化学变化。水泥的生产过程可概括为“磨、烧、磨”三个字。主要设备是水泥回转窑。变通水泥的主要成分是硅酸三钙、硅酸二钙和铝酸三钙。水泥的性质主要是水硬性。讲解 可以看出，水泥最主要的性质是水硬性。即跟水混合搅拌并静置后，很容易凝固变硬， 由于水泥具有这一优良特性，被用作建筑材料。又由于它在水中也能硬化，因此是水下工程必不可少的材料。设问 建筑用粘合剂水泥沙浆的成分是什么?答 是水泥、沙子和水的混合物。设问 混凝土又是由什么做成的呢?答 是由水泥、沙子和碎石混合而成。讲解 目前,我国已成为世界上生产和使用水泥制品最多的国家。大家知道吗?解放前水泥曾被称为“洋灰”，就是现在，也仍然还能听到这种叫法

16、。同学们能否从下面的图表得到启示呢?投影展示学生看图后回答 因为解放前水泥产量小，主要靠外国进口。讲解 很正确。希望大家现在能好好学习，将来在各个领域有很好的作为，以使这个“洋”字在我国越来越少，最后绝迹。用类似的方法学习“玻璃”。二、玻璃1生产玻璃的主要原料：纯碱、石灰石、和石英。2生产玻璃的主要反应原理高温高温CaCO3 + SiO2 CaSiO3 + CO2 Na2CO3 + SiO2 Na2SiO3 + CO23主要设备：玻璃熔炉4主要成分：CaCO3 、 Na2CO3 和SiO25性质：物理性质：通常为表面光滑、致密而硬的固体，一般不导电，难导热。注意：玻璃在通常状况下呈固态，但固态

17、的玻璃并不是晶体，而是“玻璃态”的物质。玻璃态是介于结晶态和无定形态之间的一种物质状态。无一定的熔点。化学性质：化学性质稳定，但可被氢氟酸腐蚀，被强碱腐蚀。设问 上述玻璃窑中发生的反应，能否证明硅酸的酸性比碳酸强呢？说明理由。生甲 能。根据复分解反应的条件，强酸可以制弱酸。生乙 不能。从碳和硅在周期表中的相对位置，应该是碳酸酸性强于硅酸。生丙（疑惑）讲解 二氧化硅能与碳酸钙和碳酸钠反应生成二氧化碳，是由于该反应的反应物均为固体。在高温下发生反应时，生成的二氧化碳气体脱离反应体系使反应得以进行，但这不能说明硅酸的酸性比碳酸强，酸性强弱的本质是酸电离出氢离子的难易程度。我们已学的复分解反应的规律，

18、仅是适用于溶液里的反应，不能套用高温条件下物质之间的反应。展示一小块普通玻璃设问 大家看，这是一块普通玻璃，当我们把若干块普通玻璃叠加，或从侧面看这块玻璃时，它都是绿色的。为什么?答 因为原料中混有二价铁的缘故。展示一块红色玻璃,一块蓝色玻璃设问 它们和我刚才取的那块普通玻璃的颜色不一样，是什么造成了它们的这种差别呢?答 是因为在制造玻璃的过程当中，加入了金属氧化物。在红色玻璃中加的是氧化亚铜(Cu2O)。在蓝色玻璃中加的是氧化钴(Co2O3)。讲解 很好。也就是说在制造玻璃的过程中，当我们加入某些金属氧化物时(如二氧化锰、二氧化锡等)，会使玻璃呈现不同的颜色。设问 请大家根据生活经验，说一下

19、普通玻璃的优点和缺点是什么?玻璃的透光性能好，但易碎，并且易伤人。玻璃的透明度高，比如可以让我们看见试管里或烧瓶里的反应，还可以看见商店橱窗里的东西。用玻璃制成的物品美观，但就是不结实，如窗户上的玻璃，很容易被打破。玻璃不耐热，开水都能把它炸裂。讲解 大家说得都很好。也正是为了让玻璃“弃恶扬善”，玻璃专家们进行了深入的研究，并不断地制成有各种各样性能的特种玻璃。如石英玻璃、光学玻璃、玻璃纤维、钢化玻璃等。 投影展示种 类特 性用 途普通玻璃在较高温度下易软化窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯等石英玻璃膨胀系数小，耐酸碱，强度大，滤光化学仪器、高压水银灯、紫外灯等的灯壳；光导纤维、压电晶体等光学玻璃透光性能

20、好，有折光和色散性眼镜片；照相机、显傲镜、望远镜用凹凸透镜等光学仪器玻璃纤维耐腐蚀、不怕烧、不导电、不吸水、隔热、吸声、防虫蛀太空飞行员的衣服、玻璃钢等钢化玻璃耐高温、耐腐蚀、强度大、质轻、抗震裂运动器材；微彼通讯器材；汽车、火车窗玻璃等请同学们阅读“陶瓷”从以下几方面进行归纳：三、陶瓷1生产陶瓷的主要原料：粘土2手工制造陶瓷的大致步骤：混合、成型、干燥、烧结、冷却、陶器。3陶瓷的分类：陶器和瓷器4陶瓷的性质：抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘好等。课堂练习：1下列变化属于氧化还原反应的是（ ）A石灰石煅烧生成CO2和CaOB纯碱、石灰石、石英共熔制玻璃C 二氧化硅与氢氧化钠溶液反应 D 过氧化

21、钠吸收CO2放出氧气2为什么有关氢氟酸的反应不能在玻璃容器中进行? 答案：因为玻璃中含有SiO2它能与氢氟酸反应（4HF十SiO2SiF4十2H2O），而使玻璃被腐蚀。(有关氢氟酸的反应应在陶瓷或铅制器皿中进行)3在多年使用的厨房里，久未更换的玻璃往往失去光泽，严重的还会形成白色斑点，这种 现象化学上叫做“碱析”，产生碱析的化学方程式为 。 解析：这是一道运用所学知识解释实际问题的题目，经常尝试既有利于掌握化学理论知识，还利于培养自己的实践能力。玻璃的主要成分有Na2SiO3、CaSiO3和SiO2。厨房中CO2、H2O(g)浓度相对较高，碳酸酸性强于硅酸，时间长了玻璃中的Na2SiO3将会在

22、CO2、H2O(g)的持续作用下析出白色H2SiO3所以往往失去光泽，严重的会形成白色斑点。 答案：Na2SiO3十CO2十H2ONa2CO3十H2SiO3课后练习1欲观察氢气燃烧的焰色，燃气导管口的材料最好的是（ ）A钠玻璃 B钾玻璃 C石英玻璃 D铜管2下列物质有固定熔点的是（ ）A玻璃 B水泥 C水玻璃 DNa2O·SiO23在实验室熔化NaOH固体，不能选用的坩锅是（ ）A铁坩锅 B瓷坩锅 C铝坩锅 D石墨坩锅4在玻璃工业、水泥工业中都用到的原料是（ ）A纯碱 B石英 C石灰石 D粘土5下列物质稳定性由强到弱的是（ ）CaSiO3,H2CO3,CaCO3,Ca(HCO3)2A

23、 B C D6下列关于钢化玻璃的叙述中错误的是（ ）A它的成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2熔化在一起所得到的物质B是把普通玻璃放在电炉里加热，使之软化，然后急速冷却制得的C它是具有空间网状结构的原子晶体，硬度很大，熔点也很高D它的机械强度比普通玻璃大46倍，不易破碎，且破碎时，碎块没有尖利的棱角作业： P156 一、二 新型无机非金属材料教学目标：知识目标：1对无机非金属材料有一个大致的印象；2认识到化学在现代社会、现代科技中的重要作用。能力目标：培养阅读、归纳、总结的自学能力。教学重点：新型无机非金属材料的特点。教学过程：展示玻璃刀提问：玻璃刀为什么能切割玻璃？它的刀头是什么材料制作的？因为天然金刚石很少，一般用人造金刚石。人造金刚石、人造红宝石、光导纤维都是新型无机非金属材料。讲述：无机非金属材料 传统无机非金属材料：硅酸盐材料 新型无机非金属材料：半导体、发光材料等指导学生自学教材P156P158。同时思考以下问题：1新型无机非金属材料的含义2传统的硅酸盐材料有何优缺点？3新型无机非金属材料的特性。4高温结构陶瓷功能、优点及种类有哪些？5光导纤维的功能、优点及用途？通过