人教版必修1 化学4.1 无机非金属材料的主角-硅 教案5

1、无机非金属材料的主角硅【教学目标】1了解硅在自然界中的存在、用途及性质。2了解二氧化硅物理性质，掌握其化学性质。3掌握硅酸钠的化学性质了解硅酸盐相关性质及其多样性、复杂性，认识硅酸盐在生产中的应用；4了解单质硅的性质、制取和用途。5了解结构决定性质、性质决定用途的原理。【教学重难点】硅单质的结构和性质；硅酸盐的多样性和复杂性、单质硅的用途【教学过程】【第一课时】导入：在美国有一个规模宏大的高科技工业园区，那就是家喻户晓的硅谷。人们之所以用硅来代表高科技，是因为它在电子工业革命中起了极其重要的作用半导体材料。今天，我们就一起来探讨第四章的课题1无机非金属材料的主角硅无机非金属材料的主角硅硅在自然

2、界中的分布和存在。提问请大家写出C和Si的原子结构图C和Si的原子结构及在元素周期表中的位置。讲述物质的结构决定性质，性质决定用途。从原子结构示意图，我们可以知道硅与碳一样，既不易失去又不易得到电子，主要形成四价化合物。但是由于硅是亲氧元素，所以与碳不同的是，在自然界中见不到它的单质。自然界中最简单的硅的化合物是它的氧化物，下面我们就先来看看硅的氧化物SiO（沙子主要成分）2一、二氧化硅和硅酸1SiO2（1）存在形态：结晶形和无定形纯净的SiO2晶体叫做水晶。结晶形石英硅石(天然)约占地壳质量的12%无定形具有彩色环带状或层状的叫玛瑙（2）结构：立体网状结构（晶型是四面体）SiO的用途的图片展

3、示2（3）用途：光导纤维、电子工业重要部件、光学仪器、耐高温化学仪器。利用石英晶体制造石英电子表、石英钟等。思考与交流P76（4）性质：物理性质：硬度大、熔点高、难溶于水，纯净的SiO晶体是无色透明的2二氧化硅与二氧化碳的比较化学性质A.化学性质不活泼，不与水反应不与酸（除HF外）反应；SiO+4HF=SiF+2HO（雕刻玻璃）242B.酸性氧化物，具有酸的通性可以与碱和碱性氧化物反应高温SiOCaO=CaSiO23SiO22OHSiO32H2O讨论：为什么实验室中盛放碱液的试剂瓶要用橡皮塞而不用玻璃塞？2硅酸（难溶于水）提问我们知道CO溶于水，对应水化物是HCO，SiO难溶于水，那么硅酸如何

4、得到？2232实验室用可溶性硅酸盐与其他酸反应制得。（1）制备原理：NaSiO+2HCl=2NaCl+HSiO2323演示实验实验4-1现象：无色透明软而透明胶冻状结论：可溶性硅酸盐与酸反映生成难溶性硅酸化学方程式：NaSiO+2HCl=2NaCl+HSiO2323（2）化学性质A易失水HSiO=SiO+HO2322B弱酸性：（比较强的酸可以把比较弱的酸从它们的盐溶液中置换出来）NaSiO+CO=2NaCO+HSiO2322323（3）用途：硅胶干燥剂【知识拓展】硅在高新技术中的应用单晶硅作为半导体器件的核心材料，大大地促进了信息技术的革命。自20世纪中叶以来，单晶硅随着半导体工业的需要而迅速

5、了展。到1996年全球半导体产业销售额达到1410亿美元，而其中单晶硅材料的销售达到74亿美元。中国消耗的大部分集成电路及其硅片主要依赖进口。但我国科技人员正迎头赶上，于1998年成功地制造出了12英寸单晶硅，标志着我国单晶硅生产进入了新的发展时期。信息材料技术是新材料技术的重要组成部分，也是信息技术尤其是电子信息技术发展的基础。从目前情况来看，硅半导体仍然是集成电路的主要材料。据估计在21世纪内，硅仍然会占半导体材料的95%以上。微电子与生物技术紧密结合的以DNA芯片等为代表的生物工程是21世纪微电子领域的另一个热点和新的经济增长点。采用微电子加工技术，可以在指甲盖大小的硅片上制作出含有多达

6、1020万种DNA基因片段的芯片.利用这种芯片可以在短时间内检测或发现遗传基因的变化等情况。这无疑对遗传学研究、疾病诊断与治疗、转基因工程等具有极其重要的作用。无机非金属材料的主角硅【教学目标】1了解硅在自然界中的存在、用途及性质2了解二氧化硅物理性质，掌握其化学性质3掌握硅酸钠的化学性质了解硅酸盐相关性质及其多样性、复杂性，认识硅酸盐在生产中的应用；4了解单质硅性质、制取和用途。5了解结构决定性质、性质决定用途的原理【教学重难点】硅单质的结构和性质；硅酸盐的多样性和复杂性、单质硅的用途。【教学过程】【第二课时】一、复习硅及二氧化硅的结构及相关性质。硅酸盐1定义：由Si、O和金属元素组成，2结

7、构和性质：结构复杂，一般不溶于水，化学性质很稳定。如NaSiO等。23讲述因为硅酸盐一般不溶于水，下面我们就看看一种溶于水的硅酸盐NaSiO233硅酸盐（NaSiO）水玻璃（海波、泡花碱）：木材防火剂及黏胶剂、肥皂填料23演示实验实验4-2放入蒸馏水放入NaSiO饱和溶液23现象燃烧几乎不燃烧结论NaSiO水溶液具有阻燃23作用3硅酸钠的用途：可用作肥皂填料、木材防火剂及黏胶剂。科学视野：硅酸盐的丰富性和多样性P72其他硅酸盐：多数难溶，常含有铝离子而形成铝硅酸盐，从而非常丰富和多样。在土壤中具有保肥能力；普通硅酸盐产品、新型硅酸盐产品及其它硅化物产品的图片。4硅酸盐产品（1）常见硅酸盐制品陶

8、瓷、玻璃、水泥传统的硅酸盐陶瓷陶瓷高温结构陶瓷新型陶瓷压电陶瓷透明陶瓷超导陶瓷（2）其它硅化物材料：金刚砂（SiC）、硅钢、硅橡胶等。资料卡片硅酸盐的组成表示（氧化物表示法）硅单质的图片Si单质1存在：没有游离态，只有化合态分布：自然界中分布广泛，在地壳中居第二位，仅次于氧。是构成矿物和岩石的主要成分。2性质：【作业布置】1CO通入下列各溶液中，不可能产生沉淀的是（A）2ACaCl2B石灰水C饱和NaCO23DNaSiO溶液232下列物质中主要成分不是SiO的是（A）2A硅胶B水晶C玛瑙D硅石3可用来制取半导体材料（如大规模集成电路）的是（C）ASiO2B粗SiC高纯SiD硅酸盐4下列物质中，

9、能够与NaOH溶液反应的是（CD）A碳酸钠BNaSiO23CSiO2DAl(OH)3【知识拓展】光导纤维从高纯度的二氧化硅或称为石英玻璃熔融体中，拉出直径约为100m的细丝，称为石英玻璃纤维。玻璃可以透光，但在传输过程中光损耗很大，用石英玻璃纤维光损耗大为降低，故这种纤维称为光导纤维，是精细陶瓷的一种。利用光导纤维可进行光纤通信。激光的方向性强、频率高，是进行光纤通信的理想光源。光纤通信与电波通信比较，光纤通信能提供更多的通信通路，可满足大容量通信系统的需要。光导纤维一般由两层组成，里面一层称为内芯，直径几十微米，但折射率较高；外面一层称包层，折射率较低。从光导纤维一端入射的光线，经内芯反复折射而传到末端，由于两层折射率的差别，使进入内芯的光始终保持在内芯中传输着。光的传输距离与光导纤维的光损耗大小有关，光损耗小，传输距离就长，否则就需要用中继器把衰减的信号放大。用最新的氟玻璃制成的光导纤维，可以把光信号传输到太平洋彼岸而不需要中继站。在实际使用时，常把千百根光导纤维组合在一起并加以增强处理，制成像电缆一样的光缆，这样既提高了光导纤维的强度，又大大增加了通信容量。用光缆代替通信电缆，可以节省大量有色金属，每公里可节省铜11吨、铅23吨。光缆有质量轻、体积小、结