硅無機非金屬材料教案

1、硅 一、教學(xué)目標1. 了解硅、二氧化硅的主要性質(zhì)。2. 認識硅、二氧化硅在生產(chǎn)、信息技術(shù)、材料科學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用。3、認識物之間既有相似性，又有各自的特性4、初步培養(yǎng)學(xué)生自主查閱資料的能力和閱讀能力二、教學(xué)重點、難點重點：二氧化硅的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途；硅單質(zhì)的用途難點：二氧化硅的結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)三、教學(xué)方法1、自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)的能力。2、設(shè)疑引導(dǎo)、變疑為導(dǎo)、變教為導(dǎo)的思路教學(xué)法四、教學(xué)過程新課導(dǎo)入：材料是人類生活必不可少的物質(zhì)基礎(chǔ)。沒有感光材料，我們就沒法留下美好的回憶；沒有高純的單晶硅就沒有今天的電腦；沒有特殊的新型材料，火箭就沒法上天，人類的登月計劃也無法實現(xiàn)，因此說材料的發(fā)展對我們的生活

2、至關(guān)重要。從化學(xué)的角度來說，任何物質(zhì)都是由元素組成，那元素與這些材料之間又有什么樣的關(guān)系呢接下來我們就來學(xué)習(xí)一下元素與材料之間的關(guān)系。板書：硅 無機非金屬材料學(xué)生活動：閱讀教材思考一下問題1、無機非金屬材料包括哪些2、這類材料的特點有哪些講解：1、無機非金屬材料包括陶瓷、玻璃、無機非金屬涂層等2、這類材料的特點是耐高溫、硬度高、抗腐蝕，有些材料還有獨特的光電性質(zhì)。一、半導(dǎo)體材料與單質(zhì)硅學(xué)生活動：閱讀教材思考一下問題1、什么是半導(dǎo)體材料2、最早使用的半導(dǎo)體材料是什么為什么能廣泛使用3、現(xiàn)在廣泛使用的半導(dǎo)體材料是什么為什么能廣泛使用講解：1、半導(dǎo)體材料是指導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體與絕緣體之間的一類材料；2

3、、最早使用的半導(dǎo)體材料是鍺，由于其含量很低，提煉工藝復(fù)雜，價格昂貴，所以沒能廣泛使用。3、現(xiàn)在廣泛使用的半導(dǎo)體材料低硅，由于其儲量豐富，僅次于氧，常溫下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，所以能廣泛使用。過渡：硅除了作為半導(dǎo)體材料被廣泛使用外，還具有什么其他的性質(zhì)和用途呢硅的性質(zhì)與用途1、物理性質(zhì)：灰黑色、有金屬光澤、硬而脆的固體，是一種良好的半導(dǎo)體材料。硅的同素異形體：晶體硅和無定形硅2、預(yù)測物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)（分類思想）硅屬于非金屬單質(zhì)應(yīng)該和C、P、S等非金屬單質(zhì)具有類似的性質(zhì)1、C、P、S等非金屬單質(zhì)常溫下性質(zhì)比較穩(wěn)定硅的性質(zhì)在常溫也比較穩(wěn)定2、C、P、S等非金屬單質(zhì)在一定條件下可以和氧氣反應(yīng)硅也在一定條件下和氧

4、氣反應(yīng)學(xué)生活動：畫出C、Si的原子結(jié)構(gòu)簡圖，并由此分析：硅的化學(xué)性質(zhì)活不活潑，為什么硅的化合價主要是多少講解：Si原子最外層有四個電子,既不易失電子,也不易得電子,所以,硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑。主要形成四價的化合物。硅是一種親氧元素，在自然界它總是與氧相互化合。所以在氧化氣氛包圍的地球上，硅主要以熔點很高的氧化物及硅酸鹽的形式存在。Si+OSiO（條件：研碎的硅、加熱）22過渡：硅的性質(zhì)比較穩(wěn)定，長溫下除了可以和F、HF及強堿反應(yīng)外，很難和其他物質(zhì)反應(yīng)2學(xué)生活動：根據(jù)硅的化合價分別寫出硅與F、HF及強堿的化學(xué)反應(yīng)方程式：2Si+2F=SiF Si+4HF=SiF+2H Si+2NaOH+HO=Na

5、SiO+2H2442232過渡：高純度的單質(zhì)硅作為半導(dǎo)體材料而被廣泛應(yīng)用于電子、計算機領(lǐng)域，但在自然界中并沒有游離態(tài)的硅存在，大多以SiO、硅酸鹽的形式存在，這就需要我們通過化學(xué)方法制取單質(zhì)硅。2工業(yè)制取單質(zhì)硅原料：焦炭和二氧化硅設(shè)備：電爐原理：SiO+2C2Si(粗硅)+2CO過渡：電子領(lǐng)域?qū)Σ牧系募兌纫蟮奶貏e高，幾乎不能含任何雜質(zhì)，這就需要我們對粗硅進行提純。提純原理：高溫下將粗硅與氯氣反應(yīng)，其產(chǎn)物在高溫下被氫氣還原而得到純凈的硅。學(xué)生活動：根據(jù)上述原理寫出原理中牽涉到的化學(xué)反應(yīng)方程式Si(粗硅)+2Cl2 SiCl4SiCl4+2H2Si+4HCl(純度：%)3、硅的其他用途晶體管、集

6、成電路、硅整電路、太陽能電池、硅合金等二、二氧化硅與光導(dǎo)纖維自然界中常見的沙子、鵝卵石、石英、水晶的主要成分是二氧化硅1、二氧化硅的結(jié)構(gòu)（硅氧四面體結(jié)構(gòu)）我們說，結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，SiO 的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不僅決定了其物理性質(zhì)的特殊性，還決定了其化學(xué)2性質(zhì)的穩(wěn)定性。2、物理性質(zhì)：結(jié)構(gòu)與金剛石相似，熔點高；硬度大，不溶于水，是沙子石英等的主要成分，可用來裝飾、制造電子部件和光學(xué)儀器。3、化學(xué)性質(zhì)與強堿反應(yīng) ：SiO+2NaOH=NaSiO+HO32與堿性氧化物反應(yīng)：SiO+CaO22CaSiO23與HF的反應(yīng)：SiO+4HF=SiF +2HO（工業(yè)上雕刻玻璃的反應(yīng)原理）224實驗常遇到的問題：1、實驗室為什

7、么不用玻璃瓶盛裝氫氟酸HF能腐蝕玻璃，因此，盛裝氫氟酸不能用玻璃試劑瓶而要用塑料瓶。2、實驗室盛裝NaOH溶液的試劑瓶為什么用橡膠塞而不用玻璃塞NaOH溶液能與玻璃中的SiO 反應(yīng)生成NaSiO NaOH322溶液的試劑瓶不能用玻璃塞而要用橡膠塞。二氧化碳與二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)比較相近，我們以表格的性質(zhì)將二氧化碳和二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)作一個對比，便于大家更好的掌握兩者的聯(lián)系與區(qū)別SiO+4HF=SiF+2HO2SiO+2NaOH=NaSiO+HO2與碳反應(yīng)CO+C=2CO2SiO+C2Si+2CO4、二氧化硅的用途結(jié)晶形：瑪瑙、石英、無定形：硅藻土硅石、制光導(dǎo)纖維、石英玻璃制化學(xué)儀器、石英表、石英

8、鐘、水晶制光學(xué)儀器和工藝品、瑪瑙制精密軸承和裝飾品三、硅酸（HSiO）23HSiO是一種比HCO還要弱的酸，它不溶于水，不能使指示劑褪色，是一種白色粉末狀的固2233體。思考：SiO 不溶于水且不和水反應(yīng)，那么要如何制備硅酸呢結(jié)合初中制備CO22的方法來設(shè)想一下講解：初中制備CO是利用碳酸鹽與強酸反應(yīng)，是強酸制弱酸的原理。HSiO22也是一種很弱的酸，我們是否也可以用硅酸鹽來制備呢31、硅酸制備：可溶性硅酸鹽（NaSiO）與酸反應(yīng)32NaSiO+CO+HO=NaCO+HSiO323222232、不穩(wěn)定，受熱易分解HSiO2HO+SiO232板書設(shè)計硅 無機非金屬材料一、半導(dǎo)體材料與單質(zhì)硅硅的性質(zhì)與用途1、物理性質(zhì)2、化學(xué)性質(zhì)Si+OSiO （條件：研碎的硅、加熱）Si+2F=SiF2Si+4HF=SiF+2H42242Si+2NaOH+HO=NaSiO+2H223硅的制取：SiO+2C2Si(粗硅)+2CO硅的提純： 3、硅的用途二氧化硅用途廣，石英表中的壓電材料、光導(dǎo)纖維等 光纖光纜與普通電纜的比較8管同軸電纜，每條通話1800路資源較少抗電磁干擾，保密性好，不發(fā)生電輻射 不抗電磁干擾，發(fā)生電輻射二、二