人教版必修1 化學(xué)4.1 無(wú)機(jī)非金屬材料的主角-硅 教案5

1、無(wú)機(jī)非金屬材料的主角硅【教學(xué)目標(biāo)】1了解硅在自然界中的存在、用途及性質(zhì)。2了解二氧化硅物理性質(zhì)，掌握其化學(xué)性質(zhì)。3掌握硅酸鈉的化學(xué)性質(zhì)了解硅酸鹽相關(guān)性質(zhì)及其多樣性、復(fù)雜性，認(rèn)識(shí)硅酸鹽在生產(chǎn)中的應(yīng)用；4了解單質(zhì)硅的性質(zhì)、制取和用途。5了解結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)決定用途的原理?！窘虒W(xué)重難點(diǎn)】硅單質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)；硅酸鹽的多樣性和復(fù)雜性、單質(zhì)硅的用途【教學(xué)過(guò)程】【第一課時(shí)】導(dǎo)入：在美國(guó)有一個(gè)規(guī)模宏大的高科技工業(yè)園區(qū)，那就是家喻戶(hù)曉的硅谷。人們之所以用硅來(lái)代表高科技，是因?yàn)樗陔娮庸I(yè)革命中起了極其重要的作用半導(dǎo)體材料。今天，我們就一起來(lái)探討第四章的課題1無(wú)機(jī)非金屬材料的主角硅無(wú)機(jī)非金屬材料的主角硅硅在自然

2、界中的分布和存在。提問(wèn)請(qǐng)大家寫(xiě)出C和Si的原子結(jié)構(gòu)圖C和Si的原子結(jié)構(gòu)及在元素周期表中的位置。講述物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途。從原子結(jié)構(gòu)示意圖，我們可以知道硅與碳一樣，既不易失去又不易得到電子，主要形成四價(jià)化合物。但是由于硅是親氧元素，所以與碳不同的是，在自然界中見(jiàn)不到它的單質(zhì)。自然界中最簡(jiǎn)單的硅的化合物是它的氧化物，下面我們就先來(lái)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）存在形態(tài)：結(jié)晶形和無(wú)定形純凈的SiO2晶體叫做水晶。結(jié)晶形石英硅石(天然)約占地殼質(zhì)量的12%無(wú)定形具有彩色環(huán)帶狀或?qū)訝畹慕鞋旇В?）結(jié)構(gòu)：立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（晶型是四面體）SiO的用途的圖片展

3、示2（3）用途：光導(dǎo)纖維、電子工業(yè)重要部件、光學(xué)儀器、耐高溫化學(xué)儀器。利用石英晶體制造石英電子表、石英鐘等。思考與交流P76（4）性質(zhì)：物理性質(zhì)：硬度大、熔點(diǎn)高、難溶于水，純凈的SiO晶體是無(wú)色透明的2二氧化硅與二氧化碳的比較化學(xué)性質(zhì)A.化學(xué)性質(zhì)不活潑，不與水反應(yīng)不與酸（除HF外）反應(yīng)；SiO+4HF=SiF+2HO（雕刻玻璃）242B.酸性氧化物，具有酸的通性可以與堿和堿性氧化物反應(yīng)高溫SiOCaO=CaSiO23SiO22OHSiO32H2O討論：為什么實(shí)驗(yàn)室中盛放堿液的試劑瓶要用橡皮塞而不用玻璃塞？2硅酸（難溶于水）提問(wèn)我們知道CO溶于水，對(duì)應(yīng)水化物是HCO，SiO難溶于水，那么硅酸如何

4、得到？2232實(shí)驗(yàn)室用可溶性硅酸鹽與其他酸反應(yīng)制得。（1）制備原理：NaSiO+2HCl=2NaCl+HSiO2323演示實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)4-1現(xiàn)象：無(wú)色透明軟而透明膠凍狀結(jié)論：可溶性硅酸鹽與酸反映生成難溶性硅酸化學(xué)方程式：NaSiO+2HCl=2NaCl+HSiO2323（2）化學(xué)性質(zhì)A易失水HSiO=SiO+HO2322B弱酸性：（比較強(qiáng)的酸可以把比較弱的酸從它們的鹽溶液中置換出來(lái)）NaSiO+CO=2NaCO+HSiO2322323（3）用途：硅膠干燥劑【知識(shí)拓展】硅在高新技術(shù)中的應(yīng)用單晶硅作為半導(dǎo)體器件的核心材料，大大地促進(jìn)了信息技術(shù)的革命。自20世紀(jì)中葉以來(lái)，單晶硅隨著半導(dǎo)體工業(yè)的需要而迅速

5、了展。到1996年全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)銷(xiāo)售額達(dá)到1410億美元，而其中單晶硅材料的銷(xiāo)售達(dá)到74億美元。中國(guó)消耗的大部分集成電路及其硅片主要依賴(lài)進(jìn)口。但我國(guó)科技人員正迎頭趕上，于1998年成功地制造出了12英寸單晶硅，標(biāo)志著我國(guó)單晶硅生產(chǎn)進(jìn)入了新的發(fā)展時(shí)期。信息材料技術(shù)是新材料技術(shù)的重要組成部分，也是信息技術(shù)尤其是電子信息技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。從目前情況來(lái)看，硅半導(dǎo)體仍然是集成電路的主要材料。據(jù)估計(jì)在21世紀(jì)內(nèi)，硅仍然會(huì)占半導(dǎo)體材料的95%以上。微電子與生物技術(shù)緊密結(jié)合的以DNA芯片等為代表的生物工程是21世紀(jì)微電子領(lǐng)域的另一個(gè)熱點(diǎn)和新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。采用微電子加工技術(shù)，可以在指甲蓋大小的硅片上制作出含有多達(dá)

6、1020萬(wàn)種DNA基因片段的芯片.利用這種芯片可以在短時(shí)間內(nèi)檢測(cè)或發(fā)現(xiàn)遺傳基因的變化等情況。這無(wú)疑對(duì)遺傳學(xué)研究、疾病診斷與治療、轉(zhuǎn)基因工程等具有極其重要的作用。無(wú)機(jī)非金屬材料的主角硅【教學(xué)目標(biāo)】1了解硅在自然界中的存在、用途及性質(zhì)2了解二氧化硅物理性質(zhì)，掌握其化學(xué)性質(zhì)3掌握硅酸鈉的化學(xué)性質(zhì)了解硅酸鹽相關(guān)性質(zhì)及其多樣性、復(fù)雜性，認(rèn)識(shí)硅酸鹽在生產(chǎn)中的應(yīng)用；4了解單質(zhì)硅性質(zhì)、制取和用途。5了解結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)決定用途的原理【教學(xué)重難點(diǎn)】硅單質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)；硅酸鹽的多樣性和復(fù)雜性、單質(zhì)硅的用途?！窘虒W(xué)過(guò)程】【第二課時(shí)】一、復(fù)習(xí)硅及二氧化硅的結(jié)構(gòu)及相關(guān)性質(zhì)。硅酸鹽1定義：由Si、O和金屬元素組成，2結(jié)

7、構(gòu)和性質(zhì)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般不溶于水，化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定。如NaSiO等。23講述因?yàn)楣杷猁}一般不溶于水，下面我們就看看一種溶于水的硅酸鹽NaSiO233硅酸鹽（NaSiO）水玻璃（海波、泡花堿）：木材防火劑及黏膠劑、肥皂填料23演示實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)4-2放入蒸餾水放入NaSiO飽和溶液23現(xiàn)象燃燒幾乎不燃燒結(jié)論NaSiO水溶液具有阻燃23作用3硅酸鈉的用途：可用作肥皂填料、木材防火劑及黏膠劑。科學(xué)視野：硅酸鹽的豐富性和多樣性P72其他硅酸鹽：多數(shù)難溶，常含有鋁離子而形成鋁硅酸鹽，從而非常豐富和多樣。在土壤中具有保肥能力；普通硅酸鹽產(chǎn)品、新型硅酸鹽產(chǎn)品及其它硅化物產(chǎn)品的圖片。4硅酸鹽產(chǎn)品（1）常見(jiàn)硅酸鹽制品陶

8、瓷、玻璃、水泥傳統(tǒng)的硅酸鹽陶瓷陶瓷高溫結(jié)構(gòu)陶瓷新型陶瓷壓電陶瓷透明陶瓷超導(dǎo)陶瓷（2）其它硅化物材料：金剛砂（SiC）、硅鋼、硅橡膠等。資料卡片硅酸鹽的組成表示（氧化物表示法）硅單質(zhì)的圖片Si單質(zhì)1存在：沒(méi)有游離態(tài)，只有化合態(tài)分布：自然界中分布廣泛，在地殼中居第二位，僅次于氧。是構(gòu)成礦物和巖石的主要成分。2性質(zhì)：【作業(yè)布置】1CO通入下列各溶液中，不可能產(chǎn)生沉淀的是（A）2ACaCl2B石灰水C飽和NaCO23DNaSiO溶液232下列物質(zhì)中主要成分不是SiO的是（A）2A硅膠B水晶C瑪瑙D硅石3可用來(lái)制取半導(dǎo)體材料（如大規(guī)模集成電路）的是（C）ASiO2B粗SiC高純SiD硅酸鹽4下列物質(zhì)中，

9、能夠與NaOH溶液反應(yīng)的是（CD）A碳酸鈉BNaSiO23CSiO2DAl(OH)3【知識(shí)拓展】光導(dǎo)纖維從高純度的二氧化硅或稱(chēng)為石英玻璃熔融體中，拉出直徑約為100m的細(xì)絲，稱(chēng)為石英玻璃纖維。玻璃可以透光，但在傳輸過(guò)程中光損耗很大，用石英玻璃纖維光損耗大為降低，故這種纖維稱(chēng)為光導(dǎo)纖維，是精細(xì)陶瓷的一種。利用光導(dǎo)纖維可進(jìn)行光纖通信。激光的方向性強(qiáng)、頻率高，是進(jìn)行光纖通信的理想光源。光纖通信與電波通信比較，光纖通信能提供更多的通信通路，可滿(mǎn)足大容量通信系統(tǒng)的需要。光導(dǎo)纖維一般由兩層組成，里面一層稱(chēng)為內(nèi)芯，直徑幾十微米，但折射率較高；外面一層稱(chēng)包層，折射率較低。從光導(dǎo)纖維一端入射的光線(xiàn)，經(jīng)內(nèi)芯反復(fù)折射而傳到末端，由于兩層折射率的差別，使進(jìn)入內(nèi)芯的光始終保持在內(nèi)芯中傳輸著。光的傳輸距離與光導(dǎo)纖維的光損耗大小有關(guān)，光損耗小，傳輸距離就長(zhǎng)，否則就需要用中繼器把衰減的信號(hào)放大。用最新的氟玻璃制成的光導(dǎo)纖維，可以把光信號(hào)傳輸?shù)教窖蟊税抖恍枰欣^站。在實(shí)際使用時(shí)，常把千百根光導(dǎo)纖維組合在一起并加以增強(qiáng)處理，制成像電纜一樣的光纜，這樣既提高了光導(dǎo)纖維的強(qiáng)度，又大大增加了通信容量。用光纜代替通信電纜，可以節(jié)省大量有色金屬，每公里可節(jié)省銅11噸、鉛23噸。光纜有質(zhì)量輕、體積小、結(jié)