第七章 碳族元素 無機非金屬材料
第二節 硅和二氧化硅
知識目標：
1、熟練掌握硅和二氧化硅的化學性質；
2、了解硅和二氧化硅的特性及用途。
能力目標：培養學生的思考、判斷能力。
美育目標：插圖以及書前彩圖的運用，新科技知識的介紹，激發學生熱愛科學，運用科學為人類創造美的渴望。
教學重點：硅和二氧化硅的化學性質。
教學難點：1、如何調動學生對較簡單枯燥的元素及化合物知識的學習的興趣。
2、根據所學碳以及元素周期律的知識，歸納出一些硅的化學性質。
師生活動設計：
1、 閱讀教材第146頁，并根據碳單質和二氧化硅的性質，歸納出硅及二氧化硅的性質，找出特殊性。
2、 閱讀教材第146-147頁內容歸納硅、二氧化硅的用途，硅酸鹽用氧化物形式書寫的方法。
3、 練習鞏固。
〖引言〗上節課我們系統地介紹了碳族元素的結構特點及性質遞變規律，本節課我們重點學習碳族元素中硅及其化合物二氧化硅的有關知識。
〖板書〗一、硅
〖引導〗 閱讀P145的第一、二自然段，總結出硅的存在形態、結構特點、物性等方面內容，完成相應內容。
引1：硅在地殼中含量僅次于氧,居第二位。在自然界中，只有以化合態存在的硅。這些化合態的硅廣泛存在于地殼的各種礦物和巖石里。硅有晶體硅和無定形硅兩種同素異形體。晶體硅是灰黑色、有金屬光澤、硬而脆的固體，熔點和沸點都很高，硬度也很大。它的導電性介于導體和絕緣體之間，是良好的半導體材料。
〖板書〗1、分布與存在：只以化合態存在，分布廣泛含量僅次于氧。
2、物理性質：熔沸點高，硬度大，半導體。
引2根據所學的碳以及元素周期律的知識，歸納出一些硅的化學性質。完成相應內容。
硅的許多化學性質跟碳相似。在常溫下，硅的化學性質不活潑，只與氟氣、氫氟酸和強堿起反應。在加熱條件下，硅能跟一些非金屬反應。
Si+ F2 = Si+ HF =
Si+ NaOH= Si＋O2
〖講解〗 硅元素原子的最外電子層的電子數目與碳元素原子的最外電子層中的電子數目相同，都有4個電子，所以，硅的許多化學性質跟碳相似。在常溫下，硅的化學性質不活潑，除氟氣、氫氟酸和強堿外，硅不跟其他物質，如氧氣、氯氣、硫酸、硝酸等起反應。在加熱條件下，硅能跟一些非金屬反應。例如，加熱時，研細的硅能在氧氣中燃燒，生成二氧化硅并放出大量的熱。
〖板書〗 3、化學性質：
〖過度〗 硅的這些化學性質決定了什么樣用途呢？閱讀P146第二段完成相應內容。
引3：硅是良好的半導體材料，硅可用來制造集成電路、晶體管、硅整流器等半導體器件。含硅4％（質量分數）的鋼具有良好的導磁性，可用來制造變壓器鐵芯；含硅15％（質量分數）左右的鋼具有良好的耐酸性，可用來制造耐酸設備等。
〖板書〗 4、硅的用途：
〖過度〗 大家都知道，電子工業上所用的硅都是純度很高的硅，而自然界沒有單質硅存在，那么，我們怎樣制取呢？看書后回答，完成相應內容。
引4：工業上制取粗硅 SiO2; SiO2＋2C Si＋2CO↑。
制高純硅反應式為 Si+2Cl2＝SiCl4（400～500℃）、 。
〖板書〗 5、硅的制取： SiO2＋2C Si＋2CO↑
〖講解〗 由于自然界沒有單質硅存在，因此，我們使用的硅,都是從它的化合物中提取的。在工業上，用碳在高溫下還原二氧化硅的方法可制得含有少量雜質的粗硅。上述反應產物是一氧化碳，而不是二氧化碳。另外，將粗硅提純后，可以得到用作半導體材料的高純硅。
〖選學〗 粗硅的提純：首先，使Si跟Cl2起反應：Si+2Cl2＝SiCl4（400～500℃）生成的SiCl4液體通過精餾，除去其中硼、砷等雜質。然后，用H2還原SiCl4： 這就得到純度較高的多晶硅。
〖引入〗 我們許多人家里有石英鐘，身上還帶有石英電子表，大家知道為什么以石英命名，石英又是什么？
〖回答〗二氧化硅
〖板書〗二、二氧化硅
〖引導〗 CO2、SiO2都是IVA族元素形成的最高價氧化物，回憶初中學過的二氧化碳的性質，并看書歸納二氧化硅的性質，完成引導5中存在、物性、化性三欄。
引導5：
二氧化碳
二氧化硅
存在
空氣
存在于巖石中，硅石、石英、水晶、硅藻土等都含二氧化硅
物理性質
熔點、沸點低，常溫為氣體
堅硬難熔的固體
化
學性質
1、與水
CO2+H2O＝H2CO3
不反應
2、與酸
不反應
3、與NaOH溶液
CO2+2NaOH＝Na2CO3
4、與CaO
CO2+ CaOCaCO3
用途
飲料、制堿
光導纖維、光學儀器、化學儀器、鐘表、電子部件
〖板書〗 1、物理性質：堅硬難溶的固體。
〖講解〗CO2、SiO2的物理性質差別很大，二氧化碳是一種無色無味的氣體，二氧化硅是一種堅硬難熔的固體。是因為二氧化碳是分子晶體，而二氧化硅是原子晶體。
〖提問〗 CO2、SiO2的化學性質共性是什么？對應的酸是什么？
〖講解〗 CO2、SiO2的化學性質差別不很大，比較相似，都能與堿性氧化物或強堿反應生成鹽，都是酸性氧化物。二氧化硅對應的水化物是硅酸（H2SiO3）。硅酸不能由二氧化硅直接制得，只能通過可溶性硅酸鹽與酸反應制取。硅酸不溶于水,是一種弱酸，它的酸性比碳酸還要弱。
〖板書〗2、化學性質：不溶液于水的酸性氧化物。
〖討論〗 為什么實驗室中盛放堿液的試劑瓶要用橡皮塞而不能用玻璃塞（玻璃中含有SiO2）？
〖答案〗SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O 產物硅酸鈉是一種粘合劑，容易使瓶塞與瓶頸粘在一起而打不開。
〖過渡〗 二氧化硅廣泛存在于自然界中，與其他礦物共同構成了巖石，天然二氧化硅也叫硅石。石英的主要成分也是二氧化硅，水晶是純度較高的二氧化硅。請大家看書了解它們的用途。并填入引導5。
〖板書〗 3、用途：
〖講解〗 二氧化硅的用途很廣，可用來做高性能通訊材料光導纖維；石英可用來制造石英電子表、石英鐘，耐高溫的石英玻璃；透明的石英晶體，就是我們常說的水晶。水晶常用來制造電子工業中的重要部件、光學儀器，也用來制成高級工藝品和眼鏡片等。二氧化硅在日常生活、生產和科研等方面有著重要的用途，但有時也會對人體造成危害，使人患硅肺病。詳細內容請讀課本P151相關資料。
〖板書〗 三、硅酸、硅酸鹽組成的表示方法
〖過度〗 剛才提到二氧化硅不能溶于水得到對應的酸――硅酸（H2SiO3）。那么硅酸是怎樣一種酸？又怎能樣制取呢？
〖板書〗1、硅酸：不溶于水，酸性比碳酸弱。
〖講解〗 二氧化硅對應的水化物是硅酸（H2SiO3）。硅酸不能由二氧化硅直接制得，只能通過可溶性硅酸鹽與酸反應制取。硅酸不溶于水,是一種弱酸，它的酸性比碳酸還要弱。
Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓ Na2SiO3+H2O+2HCl=H4SiO4↓+2NaCl （選學）
〖思考〗 請與出一個能表示硅酸比碳酸弱的化學反應方程式。
〖板書〗2、硅酸鹽組成的表示方法：
〖講解〗硅酸鹽是構成地殼巖石的主要成分，自然界中存在的各種天然硅酸鹽礦物，約占地殼質量的5％。粘土的主要成分是硅酸鹽。粘土是制造陶瓷器的主要原料。硅酸鹽的種類很多，結構也很復雜，通常可用二氧化硅和金屬氧化物的形式來表示其組成。書與時，應把金屬氧化物與在最前面，然后寫SiO2，最后寫H2O。且各種氧化物之間用“?”隔開。如:
〖板書并講解〗硅酸鈉 Na2SiO3 (Na2O?SiO2)
高嶺石 Al2(Si2O5)(OH)4 (Al2O3?2SiO2?2H2O)
〖練習〗鎂橄欖石 Mg2SiO4 2MgO?SiO2
正長石 KAlSi3O8 K2O?Al2O3?6SiO2
〖選講〗 硅酸鈉是一種最常見的硅酸鹽，它的水溶液俗稱水玻璃。水玻璃是無色粘稠的液體，是一種礦物膠，可用作建筑上的粘合劑。硅酸鈉不能燃燒且不易受腐蝕，可用作防腐劑，木材、紡織品等浸過水玻璃后，不但能防腐而且不易著火。
〖課外選作練習〗
1、下列說法正確的是 [ ]
A．二氧化硅溶于水顯酸性 B．二氧化碳通入水玻璃中可以得到原硅酸
C．因為高溫時二氧化硅與碳酸鈉反應放出二氧化碳，所以硅酸的酸性比碳酸強
D．二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸
分析：此題是關于硅及其化合物性質的選擇題，宜采用篩選法。
A．SiO2很難溶于水，無法顯酸性。
B．原硅酸酸性比碳酸弱，CO2通入水玻璃（Na2SiO3溶液）會發生強酸制取弱酸的復分解反應：Na2SiO3＋2H2O＋CO2==Na2CO3＋H4SiO4↓
C．高溫時如下反應可以進行：SiO2＋Na2CO3==Na2SiO3＋CO2↑
但因為CO2成氣態逸出，并不說明硅酸比碳酸強，硅酸和碳酸酸性強弱的比較是指在水溶液中的情況。
D．SiO2可以溶于氫氟酸中，這是SiO2的一個重要特性。
SiO2＋4HF＝SiF4↑＋2H2O
答案：B
〖板書〗
第七章 碳族元素 無機非金屬材料
第二節 硅和二氧化硅
一、硅
1． 分布與存在
(1) 存在：只以化合態存在
(2) 分布：分布廣泛含量僅次于氧
2、物理性質：熔沸點高，硬度大，半導體。
3、化學性質：不溶液于水的酸性氧化物。
4、硅的用途：
5、硅的制取：硅的制取： SiO2＋2C Si＋2CO↑
二、二氧化硅
1、物理性質：堅硬難溶的固體。
2、化學性質：
3、用途：
三、硅酸、硅酸鹽組成的表示方法
1、硅酸：不溶于水，酸性比碳酸弱。
2、硅酸鹽組成的表示方法：
硅酸鈉 Na2SiO3 (Na2O?SiO2)
高嶺石 Al2(Si2O5)(OH)4 (Al2O3?2SiO2?2H2O)
湖北省互聯網違法和不良信息舉報平臺 | 網上有害信息舉報專區 | 電信詐騙舉報專區 | 涉歷史虛無主義有害信息舉報專區 | 涉企侵權舉報專區
違法和不良信息舉報電話：027-86699610 舉報郵箱：58377363@163.com