硅及其重要的化合物.doc
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1、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
2、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
3、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
4、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
5、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
6、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° 1
7、8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
8、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
9、(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
10、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
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- 及其 重要 化合物
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