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硅及其重要的化合物教学目的知识技能：在学习碳族元素知识的基础上，进一步认识硅的晶体构 造、性质和用途。能力培养：通过联络碳的已学知识来学习硅的新知识，有助于培养 学生对新旧知识进行归纳比较的逻辑思维能力；通过金刚石的构造， 培养学生的空间想像能力。科学思想：通过定量和定性分析，认训晶体类型与晶体主要物理性 质的关系。进一步渗透构造决定性质的观点。科学品质：在学生从书本和课堂汲取知识的同时，介绍我国古仿科 学家的重大发明和当代国内外的新技术、 新成果。 在大量的直观感性 材料的陪衬下， 使化学学习不再使人感到枯燥乏味而是生动有趣； 为 学生构架一座从书本知识到现代科技知识和生活实际的桥梁。 有助于 学生开阔眼界， 提高科技文化素养。 理解更多的现代相关科学理论与 技术。科学方法：通过对硅晶体样品、金刚石球棍模型、硅晶体常温超真 空扫描隧道显微镜图像的观察， 进行“观察方法”这一自然科学方法 的指导。重点难点理解掌握晶体微粒品种及其互相间作用力与晶体类型关系；晶体类 型与晶体主要物理性质的关系； 掌握理论知识指导学习硅元素性质知识的方法；培养空间想像能力，会把平面图想像成空间构造，又能把 空产构造表示在平面图上教学过程教师活动学生活动引言展示讲述展示中国誉称“瓷国”。 陶瓷是我中华民族一项最伟大的创造， 具有悠久 而灿烂的历史。 原始陶器大约是 1 万年前出现在中国。 “陶”作为历 史上第一种人造材料成为人类摆脱蒙昧的时代标志， 秦兵马俑的制造 展示了当时制陶规模和高超的动手术与艺术水平。秦兵马俑图片或录像。瓷器在东汉晚期发明，到宁朝形成了举世闻名的“柴”、“汝”、 “哥”、“钧”、“定”、“官”几大名窑，其制品工艺之精湛到达 “青如天”、“薄如纸”、“声如磬”的水平。而陶瓷主要含硅元素 古陶器的图片或录像。观看兵马俑图片或古瓷器图片、录像等。设问展示讲解你能否举出在现代社会中含硅元素的无机非金属材料吗？ 体现现代文明的无机非金属材料的图片， 如：加上“硅窗”的保鲜袋， 超导材料，电子陶瓷，集成电路等。能源、材料、信息，是文明的三大支柱。而能源问习题的解决和信息社会飞速开展的前提是能源材料、信息材料的突破。硅在现代电子，航空航天，敏感材料，超导材料中起着十分重要的作用。我国正努力 夺回世界材料科学的领先地位，再创中国材料科学的灿烂。答复：含硅元素的无机非金属材料有用于制造电脑的半导体材料如晶体管、集成电路，用于信息传递的光导纤维。玻璃、水泥以及超导材 料等到。联想我国古代历史发明的灿烂的同时， 了解当代国内外新技术， 新成果，以及我们与世界先进水平的差距。设问讲述谁知道硅在地壳中的含量？谁又知道硅在宇宙范围内的存量？ 硅在地壳中的含量为 27.72%，仅次于氧居第二位。 在宇宙范围内， 硅 的存量次于氢、氦、碳、氖、氧、氮，占第七位。答复：硅是自然界中分布很广的一种元素， 它的含量仅次于氧居第二 位。在宇宙范围内的存量不清楚。教师活动学生活动指导阅读板书讲述5/ 24展示 设问阅读课本第 3 页，第一、二自然段。一、硅在自然界中的存在形式人类虽然在一万年前制出了陶器， 五千年前古埃及人发明了玻璃。 而 人类真正认识硅元素是在 1823 年由瑞典化学家贝采利乌斯用金属钾 还原四氟化硅时获得单质硅的。硅晶体样品或彩图。请同学描述一下单质硅的色态？ 阅读后归纳课本内容并答复： 在自然界中无单质形式存在的硅， 只有 化合态硅。硅是构成矿物和岩石的主要元素。答复：硅是灰黑色有金属光泽的固体板书硅的物理性质讲述展示投影发问展示投影发问在当今时代人们已能通过仪器观察一些物质的原子排列状况， 1990 年 美国等少数国家首先在96C的低温下移动了原子。1993 年中国生物学院真空物理实验室在常温下以超真空扫描隧道显微镜为手段，通过用探针拔出硅晶体外表硅原子形成约 2nm的汉字中 国图片。（见附 1）硅晶体构造平面图。1画出平面图中硅晶体的最小构造单元。2画出最小构造单元的立体构造示意图。# / 24金刚石晶体球棍模型 在金刚石和硅晶体构造中， 由碳原子或硅原子直接相连形成的最小环上有个碳原子或有 个硅原子。相邻的S i s i键角相邻的c c键角。答复：最小的碳原子环上有 6 个碳原子。同样最小的硅原子环上有 6 个硅原子。键角均为109° 18投影键长键能晶体硅2.35 x 10 m222KJ /mol金刚石1.55 x 10 m345KJ /mol发问通过以上对硅晶体与金刚石晶体构造的比照， 请你分析一下构造对它 们主要物理性质的影响？ 答复：硅晶体与金刚石同属原子晶体，均为四面体构造，并向空间无 限伸展成空间网状构造。 它们的物理性质特点为硬度大， 熔、沸点高。 但金刚石的键长短，键能大，所以其硬度，熔、沸点高于晶体硅。C N OS i设问总结归纳 晶体硅、金刚石、二氧化硅、碳化硅同属原子晶体，请同学们讨论一下这四种晶体的熔、沸点高低顺序？晶体硅的物理性质：1硅的熔、沸点高，硬度大。2由于硅原子半径大外层电子受核引力较小，因而是具有一定导电 能力的半导体。与处于两性线附近的锗一样，是重要的半导体材料。 讨论思路：1构成原子晶体的微粒为原子；2晶体内结合力取决于原子间形成的共价键的键长和键能；3周期表中 各原子位置。得出结论：原子半径：S i> C >O键长：c C键能：C C > S i O > S i C > S i S i熔沸点：金刚石>二氧化硅 >碳化硅>晶体硅教师活动学生活动 讲述投影 归纳总结归纳我们知道， 碳在常温下化学性质很稳定， 在高温下能跟氧气等物质反 应。下面请同学们根据所学碳以及元素周期律知识， 讨论归纳出一些 硅的化学性质？碳、硅化学性质比照表（见附 2）碳、硅为WA元素，最外层4个电子，容易形成共价化合物。在化学 性质上的相似点：常温时性质稳定，加热时可与OC IH2等许多 非金属反应。碳和硅都具有还原性。硅可用做炼钢时的脱氧剂。不同 点：S i H4不如CH 4稳定。硅可与氯气直接反应，碳不能与氯气直 接反应，硅，的非金属性比碳弱。另外硅在常温下可与氢氟酸、强碱 反应，碳则不能。学生可能的答复：1硅、碳同属WA元素，最外电子层有 4个电子。所以硅的化学性 质与碳相似。容易形成共价化合物。2也可发生的反应。S i+ O 2 S i O 2将碳、硅化学性质比照表记录于笔记中。板书9/ 24指导阅读讲述发问四、硅的制法课本第四页得液用适量碳还原二氧化硅得到粗硅。 将粗硅与氯气在高温下反应， 态不纯的四氯化硅，经分馏提纯用氢气还原即可得纯硅。 写出以上各步制纯硅的化学反应方程式？ 根据所讲的知识写出化学反应方程式：2C +S i O 2 S i+2 COfS i+2 C 12 S i C 14S i C 14+2 H 2 S i J +4HC 1板书投影讲述小结五、硅的用途硅的应用树状图（或用电脑制作的课件来替代） 。（见附 3） 在科学家们的努力下，新思维、新方法屡见不鲜。人们正朝着按人的 意志安排一个个原子的目的冲刺， 多少奇迹展现眼前。 到寻时新材料 的研制和生产就像一千零一夜里的阿拉丁神灯一样，几乎无所不 能，样样遂人心意地安排。指导学生归纳本节内容。观察与思考。回忆本节课所学内容，师生共同总结归纳。随堂检测1在反应3C +S i O2 S i C +2CO f中，氧化剂与还原剂的物质的 量之比是A. 1 : 3 B. 3 : 1 C. 2 : 1 D. 1 : 2XZ2.某晶体一个晶胞如右图为立方体型，8个顶点为X原子，每个面中 心为Y原子。立方体中心为Z原子，则该晶体X : Y : Z硅及其重要的化合物（二）教学目的知识技能：让学生理解二氧化硅的晶体构造，掌握二氧化硅的化学 性质了解其用途； 并对硅酸的组成、 性质及硅酸盐的组成和用途形成 初步的认识；培养学生一定的操作技能。能力目的：培养学生的阅读能力、自学能力；用比照的方法理解和 掌握知识的能力，分析问习题的思维能力。科学思想：通过二氧化硅和硅酸钠知识的学习，培养学生树立物质 “构造、性质与用途”间关系。科学品质：通过展示水晶样品和二氧化硅的构造模型，让学生感受 到化学世界里美的感染与激励， 激发学生的求知欲和学习兴趣； 通过 对二氧化硅和硅酸盐用途的讨论， 让学生领会到化学与社会的严密联 络，增强学生学习化学的情感需要；通过对联国陶瓷开展史的讨论， 激发学生的爱国热情。科学方法：培养学生学会由构造入手认识性质，由性质认识用途的 方法；由模型入手认识微观构造的方法； 能表格格式来处理资料等科 学方法。重点难点二氧化硅的构造和化学性质；培养学生的自学能力和比照分析的能 力；培养学生学会由构造入手认识性质，由性质认识用途的方法；培 养学生用表格格式处理资料的科学方法。教学过程教师活动学生活动 引言板书 在地壳里， 硅的含量在所有元素中居第二位。 在自然界里硅只以化合 态存在。你能写出一些硅的化合物的化学式吗？这节课我们就来学习 硅的化合物的有关知识，先乍二氧化硅的构造及性质。二、二氧化硅写出上些含硅化合物的化学式：S i ON a2S i OH 2S i O3设问你知道研究物质的性质有哪些常用方法？ 对于二氧化硅可采用其中的什么方法？ 分组讨论。纷纷说出前面学习中用过的方法。 讨论后说出可用“通过构造认识性质”的方法， 同时又与二氧化碳比 照进行研究。讲解展示投影天然的二氧化硅分为晶体和无定形两大类。石英、水晶、硅藻土等都 含有二氧化硅，二氧化硅的物理性质怎样？块水晶样品，让学生观察后描述。指导学生比照后填写表1中的 物理性质。表 1（见附 1）描述二氧化硅，填写表 1 中物理性质中的内容。 一学生写在投影片上。 设问二氧化硅与二氧化碳都是酸性氧化物， 为什么二者的物理性质有如此大的差异？请阅闱课本第56页二氧化硅的构造部分，填写表1中 二、三两栏。答复：构造不同。 阅读课本找出原因是二氧化硅为原子晶体，而二氧 化碳为分子晶体。填写表格格式。设问软件演示二氧化硅晶体的空间构造如何？如何理解二氧化硅的化学式为Si O2？二氧化硅晶体的构造模型 观看后答复：S i O 2晶体是立体网状构造。在S i O 2晶体里，每个 S i四周结合四个O,同时每个O与两个S i相结合，在S i O2晶体 中原子个数比为1 : 2,因此用“S i O2”这个式子表示二氧化硅晶 体的组成。教师活动学生活动设问联络二氧化碳化学性质, 设想酸性氧化物二氧化硅可能会有哪些化学 性质？回忆CO 2的化学性质：思考后答复：S i O2的化学性质为能与强碱 反应,又能与碱性氧化物反应。指导阅读请阅读课本第6页化学性质部分后填写有关S i O2、CO2的化学 方程式。阅读后填写化学方程式。一学生写在投影片上。设问投影比较二氧化硅和二氧化碳在化学性质上的异同点。二者化学性质上的异同点。（见附 1）比照后答复异同点。设问为什么二者与碱性氧化物反应时条件有差异？思考后答复：二氧化硅为原子晶体，且S i O键键能大。设问二氧化硅的性质决定它有什么用途？指导学生阅读课本第 7 页用途 部分。二氧化硅还有哪些用途？分组讨论。 阅读后小结二氧化硅的用途。小组讨论后发言：可用于光导纤维、制 宝石、制单晶硅、制玻璃等。板书设问演示三、硅酸 硅酸盐1硅酸 实验室如何制得硅酸？ 将1 ：2的HC I滴入饱和N a2S i O 3溶液中，观察现象。答复：可用H 2SOHC I、H 2CO 3与硅酸盐反应。观察记录实验现象：产生白色胶状沉淀。讲解投影 这里看到的白求恩色胶状沉淀是原硅酸，它在枯燥的空气中不稳定， 易失部分水变成白色粉未状的硅酸，所以si O2对应的水化物有两种。根据性质填写原硅酸、硅酸、碳酸的比照表。表 2（见附 2） 感知原硅酸、硅酸的不同及互相转化。填写表 2中的内容。 一学生写在投影片上。设问 硅酸与碳酸相比哪种物质的酸性强？其理论依据是什么？如何通过实验加以验证？思考后答复： 碳酸强， 因为同主族元素从上至下最高价氧化物对应水 化物的酸性逐步减弱。 答复：向N a2S i O 3溶液中通入CO 2气体。 指导实验验证碳酸比硅酸酸性强。演示：向N a2 S i O 3溶液中通入CO 2气体，其他学生观察记录现象。 讲解 板书 设问 下面我们了解硅酸盐的知识。2硅酸盐 什么叫硅酸盐？阅读课本第 8 页第一段。阅读教材， 理解硅酸盐是指硅酸、 原硅酸和由它们缩水结合而成的各 种酸所对应的盐。讲解硅酸盐品种很多，大多难溶于水，可溶性硅酸盐，最常见的是N a2S i O 3,它的水溶液俗称水玻璃，又称泡花碱，是一种无色粘稠的液体， 它有什么用途？ 答复：制硅酸。讲解展示板书实验室里用于制H 2S i O3, 工业上可制成硅酸凝胶，处理后就得硅 胶。硅胶是一种很好的枯燥剂和催化剂载体。硅胶样品3硅酸钠的用途（1）制硅胶观察硅胶。记笔记。设问演示Na2S i O3还有哪些用途？请观察以下几个实验现象。用玻璃塞塞紧的长期装水玻璃的试剂瓶，拔其瓶塞。观察到瓶塞拔不出。教师活动学生活动演示 将用水玻璃浸过的且已枯燥的布条放在火焰上烧。 将用水玻璃浸过的长期存放的鲜蛋敲碎。 观察到布条没有燃烧。观察到鲜蛋没有坏。设问 板书 由这几个实验事实说明N a2S i O3有什么用途?（2）粘合剂；（3）耐火材料；（4）防腐剂。纷纷说出N a2S i O3的用途：作粘合剂、耐火材料、防腐剂等。 讲解 硅酸盐品种繁多，构造复杂，为了方便记忆和计算，常用氧化物的形 式表示硅酸盐的组成。书写顺序为：金属氧化物、二氧化硅、水。若 有两种金属氧化，则活泼的在前，较不活泼的在后。 记忆硅酸盐氧化物形式表示的规律。设问请用氧化物的形式表示硅酸钠Na2S i O 3-、镁橄榄石Mg2 S i O4、高岭土 A 12（ S i2 O 5）（ OH ）4的组成，一学生写在投影片上。N a2OS i O 22MgOS i O2A12 O3 2S i O2 2H 2O讲解 粘土也属于硅酸盐，其主要成分是高岭土，可用于制造水泥和陶瓷。 感知粘土的成分和用途。设问 硅酸盐品种很多，用途很广，试举例说明。纷纷说出硅酸盐的用途：制玻璃、水泥、陶瓷、砖等。设问讲解 为什么在英文中用C hina表示中国？陶瓷在我国历史悠久， 但目前开展状况不容乐观， 还需各位作出不懈 努力，宏扬民族文化精华。纷纷说出自己的看法： 见效是中国人发明并最早使用， 欧洲人视中国 陶瓷为无价之宝，所以欧洲人把瓷器叫做“C hina”久而久之 “C hina ”就成了中国的英文名称。讲解设问请大家小结本节课的知识重点。 在这节课中，你我对化学与社会间的关系有什么认识？ 思考后答复：二氧化硅的构造及其化学性质。 答复：化学与社会的关系很严密，社会的进步离不开化学的开展。 作业课本第9页第6习题。随堂检测1你学过的原子晶体有哪些？其中属于化合物的是什么？ 2用化学方程式表示二氧化硅是酸性氧化物。3.下列溶液通入过量的CO 2后无沉淀的有。A.C aC 12 B.C a( C l O )2 C.N a2S i 03 D.饱和N a2CO3 溶液SiO2+2NaOH=Na2检测答案1.金刚石、单晶硅、二氧化硅 二氧化硅 2 .S i O3+H203.（A）（B）21 / 24