高中化學-高三一輪復習硅及其化合物教學設計學情分析教材分析課后反思

硅及其化合物1、知識與技能：⑴在學習碳族元素知識的基礎上，進一步認識硅及其氧化物的晶體結構、性質(zhì)和用途。⑵認識硅、二氧化硅在生產(chǎn)、信息技術、材料科學等領域的應用。2、過程與方法：⑴通過聯(lián)系碳的相關知識來學習硅的新知識，有助于培養(yǎng)學生對新舊知識進行歸納比較的邏輯思維能力；⑵通過晶體的結構，培養(yǎng)學生的空間想像能力。⑶把握“位—構—性”三者關系，掌握元素及化合物一類知識的學習方法。3、情感態(tài)度與價值觀：⑴介紹當代國內(nèi)外的新技術、新成果，在大量的直觀感性材料的陪襯下，使化學學習不再枯燥乏味而是生動有趣，有助于幫助學生開闊眼界，提高科技文化素養(yǎng)。了解更多的現(xiàn)代相關科學理論與技術。⑵能靈活運用對立統(tǒng)一的辯證唯物主義觀點，分析、解釋元素化合物知識的有關內(nèi)容。

⑶認識化學在材料科學中的重要地位，了解中華民族的傳統(tǒng)文化，激發(fā)學習化學的興趣。教學過程：硅在地殼中含量豐富，僅次于氧，排在第二位，約占26.3%。位于周期表中的第四長列上的是碳族，這一族可謂是豪門望族。其中具有代表性的是其中的兩位兄長。碳，形成了無數(shù)種構成人類和其它地球生物等的有機物，“統(tǒng)治了有機界”。其構成的煤、石油等有機化產(chǎn)品和材料是現(xiàn)代化的基石。而它的弟弟------硅，地殼質(zhì)量的約90%，構成了地殼大部分巖石、沙子和土壤，“統(tǒng)治了地殼”，而當今硅酸鹽工業(yè)的陶瓷、玻璃、水泥等使人類生活日新月異。畫出C、Si的原子結構簡圖，并由此分析：硅的化學性質(zhì)活不活潑，為什么？硅的化合價主要是多少？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。［思考］常溫下，單質(zhì)碳、硅的化學性質(zhì)都不活潑，為什么碳在自然界中有穩(wěn)定的單質(zhì)（金剛石）存在，而硅卻沒有，說明了什么？單質(zhì)硅的化學性質(zhì)雖然穩(wěn)定，但硅是一種親氧元素，硅原子和氧原子的結合非常牢固，形成的二氧化硅或硅酸鹽中的硅氧化學鍵非常牢固，硅氧鍵一旦形成就很難被破壞，所以，自然界中硅都是以二氧化硅或硅酸鹽的形式存在，沒有游離態(tài)的硅。下面我們首先來研究一下二氧化硅的性質(zhì)和用途。一、硅單質(zhì)1、存在形態(tài)：有晶體硅和無定形硅兩種同素異形體2、晶體結構：正四面體形晶體Si的結構類似于金剛石的正四面體型，因此物理性質(zhì)與金剛石類似。3、物理性質(zhì)：灰黑色具有金屬光澤的固體、熔點高、硬度大、質(zhì)脆、導電性介于導體和絕緣體之間，是好的半導體材料。因為Si在元素周期表中的位置僅次于金屬與非金屬分界線附近，因此硅有些性質(zhì)與金屬相似。硅的化學性質(zhì)不活潑，常溫下硅的化學性質(zhì)很穩(wěn)定，除F2、HF和NaOH外，Si不跟其他物質(zhì)起反應。4、化學性質(zhì)(1)常溫下的反應：Si+2F2==SiF4Si+4HF==SiF4↑+2H2↑Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑在高溫下，Si能與O2等非金屬單質(zhì)發(fā)生反應(2)高溫下的反應：Si+O2SiO2Si+2Cl2SiCl4硅可用來制造集成電路、晶體管、硅整流器等半導體器件，還可以制成太陽能電池，可制成有良好導磁性、耐酸性的合金。半導體晶體管及芯片的出現(xiàn),促進了信息技術革命。請大家閱讀教材上的內(nèi)容，了解一下硅的用途。5、硅的用途。eq\o\ac(○,1)信息技術的關健材料，——半導體、晶體管、芯片。eq\o\ac(○,2)半導體性能——將太陽能轉換為光能的重要材料——光電池eq\o\ac(○,3)硅合金6、硅的制備(1)工業(yè)上制粗硅SiO2+2CSi+2CO↑石英砂焦炭電爐中粗硅(2)由粗硅制純硅Si+2Cl2SiCl4SiCl4+2H2Si+4HCl二．二氧化硅和硅酸1、二氧化硅(SiO2)(1)存在SiO2是硅的重要化合物。地球上存在的天然二氧化硅約占地殼質(zhì)量的12％，其存在形態(tài)有結晶形和無定形兩大類，通稱硅石。(教材圖)水晶是自然界中六方柱狀的透明晶體，瑪瑙的成分也是SiO2，它們除了一些常見的可作飾物等用途外，SiO2在工業(yè)上用途也非學廣泛，例如，以石英為材料而制成的纖維在電信行業(yè)的應用等。(2)用途硅石硅石結晶形：瑪瑙、石英、水晶無定形：硅藻土①、制光導纖維②、石英玻璃制化學儀器③、石英表、石英鐘④、水晶制光學儀器和工藝品⑤、瑪瑙制精密軸承和裝飾品結合已有的關于水晶、沙子主要成分也是SiO2的知識，思考一下，SiO2的物理性質(zhì)有哪些，注意與CO2進行比較研究(3)物理性質(zhì)：熔點高，硬度大的固體、不溶于水，純凈的SiO2晶體無色透明[SiO4]四面體結構為什么SiO2[SiO4]四面體結構主要取決于結構的不同。CO2是C與O通過化學鍵所連接的分子結構，而SiO2是Si—O四面體結構[SiO4]四面體：每1個Si原子周圍結合4個O原子，Si在中心,O在四個頂角.同時每1個O原子周圍結合2個Si原子相結合。二氧化硅中氧原子與硅原子個數(shù)比為2：1,通常用SiO2來表示二氧化硅的組成.(4)結構：空間網(wǎng)狀結構我們說，結構決定性質(zhì)，SiO2的網(wǎng)狀結構不僅決定了其物理性質(zhì)的特殊性，還決定了其化學性質(zhì)的穩(wěn)定性。(5)化學性質(zhì)：穩(wěn)定，不活潑eq\o\ac(○,1)具有酸性氧化物的性質(zhì)：(不溶于水且不和水反應)與強堿反應：SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O與堿性氧化物反應：SiO2+CaOCaSiO3SiO2除了具有酸性氧化物的通用性之外，還具有特性。比如酸性氧化物一般不與酸反應，而SiO2卻能與HF反應，這也是工業(yè)上雕刻玻璃的反應原理eq\o\ac(○,2)與HF的反應：SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O除此之外，SiO2在制水泥、玻璃、純硅時，還有一些特殊反應弱氧化性：SiO2+2CSi+2CO↑(工業(yè)上制粗硅)與某些鹽反應：Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑(工業(yè)上制玻璃的主要反應)［思考］1、實驗室為什么不用玻璃瓶盛裝氫氟酸？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？剛才我們提到SiO2不能溶于H2O得到相應的酸，但它對應的酸叫硅酸，那么硅酸是一種怎樣制得的酸呢？2、硅酸(H2SiO3)H2SiO3是一種比H2CO3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體。硅酸是一種弱酸，它不溶于水，不能使指示劑變色，是一種白色粉末狀的固體。SiO2不溶于水且不和水反應，那么要如何制備硅酸呢？結合初中制備CO2的方法來設想一下？初中制備CO2是利用碳酸鹽與強酸反應，是強酸制弱酸的原理。H2SiO3也是一種很弱的酸，我們是否也可以用硅酸鹽來制備呢？實驗4-1實驗4-1：向飽和Na2SiO3溶液中滴入酚酞，再滴入稀鹽酸現(xiàn)象滴入酚酞溶液顯紅色，再滴入鹽酸紅色消失，并有透明膠狀物質(zhì)生成結論Na2SiO3溶液呈堿性，與酸反應生成了H2SiO3且H2SiO3難溶于水化學方程式Na2SiO3+2HCl==H2SiO3↓+2NaCl若改向Na2SiO3溶液中滴加H2SO4會有什么現(xiàn)象呢？Na2SiO3+2HCl==2NaCl+H2SiO3↓Na2SiO3+H2SO4==Na2SO4+H2SiO3↓所生成的硅酸逐漸聚合而形成膠體－硅酸溶膠，硅酸濃度較大時，則形成軟而透明的、膠凍狀的硅酸凝膠。硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水就形成硅酸干膠，稱為“硅膠”。硅膠多孔，吸附水分能力強，常用做實驗室和袋裝食品、瓶裝藥品等的干燥劑，也可以用作催化劑的載體。如果對硅酸加熱，其可以分解生成SiO2:H2SiO3H2O+SiO2硅酸是一種比碳酸還要弱的酸，用CO2溶于水產(chǎn)生H2CO3，而H2CO3的酸性比H2SiO3的酸性強，可以將CO2通入到Na2SiO3的溶液中。Na2SiO3+CO2+H2O==Na2CO3+H2SiO3↓課堂練習1、制造光導纖維的主要原料是（）A.晶體硅B.二氧化硅C.石墨D.硅酸鈉2、下列說法正確的是（）A．SiO2溶于水顯酸性B．CO2通入水玻璃(硅酸鈉的水溶液）可得硅酸C．SiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸D．SiO2晶體中不存在單個SiO2分子3、下列物質(zhì)中,不能用玻璃瓶來盛裝的是()A.燒堿溶液B.濃硫酸C.氫氟酸D.碳酸鈉溶液4、要除去SiO2中的CaO雜質(zhì)，最適宜的試劑是（）A.純堿溶液B.鹽酸C.硫酸D.苛性鈉溶液5、加熱熔融燒堿時應使用下列哪種坩堝（）A.石英坩堝B.普通玻璃坩堝C.鐵坩堝D.陶瓷坩堝6、CO2通入下列各溶液中,不可能產(chǎn)生沉淀的是()A.石灰水B.飽和碳酸鈉溶液C.硅酸鈉溶液D.氯化鈣溶液三、硅酸鹽1、定義：硅酸鹽是由硅、氧、金屬所組成的化合物的總稱。硅酸鹽結構復雜，一般不溶于水，性質(zhì)很穩(wěn)定。最簡單的硅酸鹽是硅酸鈉，下面我們主要研究一下硅酸鈉的性質(zhì)2、硅酸鈉(1)物理性質(zhì)：白色固體，易溶于水，水溶液俗稱水玻璃實驗4-2、放入蒸餾水放入Na2SiO3飽和溶液現(xiàn)象當水分蒸發(fā)后燃燒當水分蒸發(fā)后不易燃燒結論用水玻璃浸泡過的木材或織物可防火(2)化學性質(zhì)：相對穩(wěn)定，不能燃燒，不易被腐蝕，熱穩(wěn)定性強硅酸鹽的種類很多，結構復雜，為了方便記憶和計算，常用氧化物的形式表示硅酸鹽的組成3、表示方法：書寫順序：活潑金屬氧化物在前，不活潑金屬氧化物在后，非金屬氧化物在金屬氧化物后，水在最后方法：eq\o\ac(○,1)找組成元素eq\o\ac(○,2)寫成氧化物的形式，各氧化物前的計量系數(shù)不能用分數(shù)eq\o\ac(○,3)原子個數(shù)比不變eq\o\ac(○,4)檢查有無遺漏請用氧化物的形式表示下列硅酸鹽的組成：硅酸鈉【Na2SiO3】————————————鎂橄欖石【Mg2SiO4】————————————高嶺土【Al2(Si2O5)(OH)4】————————————正長石【KAl(Si3O8)】————————————硅酸鹽材料具有很多優(yōu)良的性能，為我們的生活、為人類的科技進步作出了很大的貢獻。受傳統(tǒng)陶瓷某些特殊性能的啟發(fā)，科技工作者在此基礎上進行了一次又一次的創(chuàng)新，又研制出了許多種組成不同、性能更特殊的新型陶瓷。請大家閱讀教材P77上的科學視野。傳統(tǒng)硅酸鹽材料：(1)陶瓷：日用器皿、建筑飾材、衛(wèi)生潔具(2)玻璃：以石英、石灰石、純堿為主要原料(3)水泥：以黏土和石灰石為主要原料具有特殊功能的含硅物質(zhì)：(1)碳化硅（金剛砂）(2)硅鋼：導磁性良好，用作變壓器鐵芯(3)硅橡膠(4)分子篩：具有均勻微孔結構的鋁硅酸鹽(5)生物陶瓷：人造骨在學習了金屬及其化合物之后，掌握了一些基本知識。本節(jié)多數(shù)內(nèi)容屬于了解層次，行文淺顯易讀，部分段落學生可閱讀自學、仔細了解、領悟有關知識的內(nèi)涵，培養(yǎng)學生的自學能力。學生搜集并觀察身邊及生活環(huán)境中的石英、砂石、水晶、各種含硅礦物、粘土等實物，分析比較其性狀（硬度、色澤）等物理性質(zhì)的異同，訓練學生的觀察能力等。本節(jié)課教學目標與學習目標明確，課標解讀到位；學案的設計秉承了課前預習、課上合作探究、課后鞏固三大部分的思路，課件制作精美實用，且與學案匹配使用相得益彰，提高了課堂效率；在課堂中充分發(fā)揮了老師的主導作用，學生的主體作用，老師和學生配合默契，效果很好；知識目標、能力目標、情感態(tài)度價值觀目標都取得了較好的效果，從課堂學生的聽課和回答問題來看，本節(jié)課較好的完成了教學任務；從課后的習題完成情況來看，學生基本能掌握。本節(jié)內(nèi)容來自魯科版《化學》必修1。本節(jié)包括二氧化硅和硅酸、硅單質(zhì)兩個部分，是高中化學的一個重要組成部分。硅及其化合物在國民經(jīng)濟、材料科學和信息技術等領域應用前景十分廣泛。硅作為非金屬的開篇，安排在“金屬及其化合物”之后，既是常見無機物及其性質(zhì)等知識的延續(xù)，也是學習非金屬及其化合物的基礎，而且還是在生活中經(jīng)常接觸、需要了解和應用的化學常識。這也為以后學習“物質(zhì)結構與性質(zhì)”、分析物質(zhì)的空間結構打下基礎。本節(jié)還鞏固了氧化還原反應等基本知識的作用。在前一章的基礎上，進一步介紹元素化合物知識和研究方法，為元素族概念的形成、元素性質(zhì)的遞變規(guī)律、元素周期表的形成積累了感性材料。1、制造光導纖維的主要原料是（）A.晶體硅B.二氧化硅C.石墨D.硅酸鈉2、下列說法正確的是（）A．SiO2溶于水顯酸性B．CO2通入水玻璃(硅酸鈉的水溶液）可得硅酸C．SiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸D．SiO2晶體中不存在單個SiO2分子3、下列物質(zhì)中,不能用玻璃瓶來盛裝的是()A.燒堿溶液B.濃硫酸C.氫氟酸D.碳酸鈉溶液4、要除去SiO2中的CaO雜質(zhì)，最適宜的試劑是（）A.純堿溶液B.鹽酸C.硫酸D.苛性鈉溶液5、加熱熔融燒堿時應使用下列哪種坩堝（）A.石英坩堝B.普通玻璃坩堝C.鐵坩堝D.陶瓷坩堝6、CO2通入下列各溶液中,不可能產(chǎn)生沉淀的是()A.石灰水B.飽和碳酸鈉溶液C.硅酸鈉溶液D.氯化鈣溶液7.請用氧化物的形式表示下列硅酸鹽的組成：硅酸鈉【Na2SiO3】——————————