人教版（2019）化學(xué)必修二教案無機(jī)非金屬材料

無機(jī)非金屬材料

【第一課時(shí)】

【教學(xué)目標(biāo)】

知識與技能

1.了解硅酸鈉的性質(zhì)和主要用途

2.對硅酸鹽工業(yè)及一些產(chǎn)品有大致印象，體會硅酸鹽的豐富性和復(fù)雜性

3.了解硅是重要的半導(dǎo)體材料，在電子工業(yè)上的廣泛用途。

過程與方法

本節(jié)課內(nèi)容屬于了解層次,行文淺顯易懂,可讓學(xué)生閱讀自學(xué),仔細(xì)體會有關(guān)知識的內(nèi)涵，

進(jìn)行歸納總結(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)、歸納能力。

情感態(tài)度價(jià)值觀

以中國的陶瓷在世界文明中的重要地位為例，感悟我們中華民族的偉大與希望；以晶體硅

在高新技術(shù)領(lǐng)域里的重要作用為例，體會科學(xué)、技術(shù)、社會之間的相互關(guān)系，使學(xué)生真正地認(rèn)

識到硅酸鹽工業(yè)與人類生產(chǎn)、生活密切相關(guān)。

【教學(xué)重難點(diǎn)】

教學(xué)重點(diǎn)

硅酸鹽的用途

教學(xué)難點(diǎn)

1.硅酸鹽的用途

2.硅酸鹽的豐富性和多樣性

【教學(xué)方法】

自主——合作——探究

【教學(xué)過程】

［導(dǎo)入］硅酸鈉是一種可溶性的硅酸鹽，而其他硅酸鹽多數(shù)是不溶于水的。硅酸鹽是

構(gòu)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(zhì)量的5九

［板書］二、硅酸鹽

［實(shí)驗(yàn)探究］實(shí)驗(yàn)4-2,取兩張濾紙條，分別放入蒸播水和飽和NazSiOs溶液中，使之充

分吸濕、浸透，取出稍瀝干(不再滴液)后，同時(shí)分別在酒精燈外焰點(diǎn)燃。觀察現(xiàn)象。完

成實(shí)驗(yàn)，填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

實(shí)驗(yàn)報(bào)告：

放入蒸儲水

放入Na2SiO3飽和溶液

現(xiàn)象

結(jié)論

［學(xué)生討論，交流］硅酸鈉的性質(zhì)、用途(顯堿性，能耐高溫)

［教師小結(jié)］硅酸鈉的水溶液俗稱水玻璃，，其用途很廣；建筑工業(yè)及造紙工業(yè)用它做

粘合劑；木材或織物用水玻璃浸泡過后既防腐又不易著火；浸過水玻璃的鮮蛋可以長期保

存；水玻璃還用作軟水劑，洗滌劑和制肥皂的填料；它也是制硅膠和分子篩的原料。

［演示實(shí)驗(yàn)］取兩根一樣的干燥布條(其中一根在硅酸鈉溶液中浸過)在火焰上燃燒。

［觀察回答］兩根布條燃燒的情況一樣嗎？現(xiàn)象有何不同？

［回答］不一樣。一根很容易燃燒，一根不燃。

［思考］是什么原因造成了這樣的差別呢？答案在這里！

［講解］不燃的布條是由于我預(yù)先在硅酸鈉溶液中浸泡并曬干的。這也是硅酸鈉的用

途之一。硅酸鈉的水溶液俗名“水玻璃”，其用途很廣，建筑工業(yè)及造紙工業(yè)用它做粘合

劑。

木材或織物用水玻璃浸泡過后既防腐又不易著火。浸過水玻璃的鮮蛋可以長期保存。

水玻璃還用作軟水劑，洗滌劑和制肥皂的填料。它也是制硅膠和分子篩的原料。

［板書］1.硅酸鈉：水溶液俗稱水玻璃，可做肥皂填料、木材防火劑及黏膠劑。

［實(shí)物展示］粘土樣本。

［課堂閱讀］科學(xué)視野，概括你所獲取的信息，制作成知識小卡片。

(1)硅酸鹽的豐富性和多樣性的原因；

(2)土壤膠體的形成過程；

(3)土壤膠體的作用……

［講解］由于鋁與硅在元素周期表位置相鄰、離子大小相近，鋁離子通?；蚨嗷蛏俚闹?/p>

換硅酸鹽中的正四價(jià)硅，形成鋁硅酸鹽。為了保持電中性，回引入其他正離子，從而增大

了硅酸鹽的豐富性和復(fù)雜性。硅酸鹽礦石長期風(fēng)化會成為粘土，并且生成土壤膠體。土壤

膠體一般帶負(fù)電荷，能吸附土壤中的鏤根離子及鉀離子，具有保肥能力。這是大自然對

人類的饋贈，我們應(yīng)該愛護(hù)大地母親。我們?nèi)粘Ｋf的粘土，它的化學(xué)成分主要是由

Al2Si2O3(OH)4組成。

［板書］2.粘土：化學(xué)成分主要是：Al2Si2O3(OH)4,土壤膠體一般帶負(fù)電荷，具有保肥

能力。

［學(xué)生展示］水泥、住宅玻璃、汽車、火車的車窗玻璃、擋風(fēng)玻璃、各種顏色的玻璃、

光學(xué)儀器玻璃、器皿玻璃、缸、罐、茶具、瓷質(zhì)餐具、衛(wèi)生設(shè)施、藝術(shù)飾品。

［提問］China的中文意義，引入三大硅酸鹽工業(yè)。

［投影］應(yīng)用廣泛的硅酸鹽工業(yè)：

［板書］3.硅酸鹽工業(yè):

［閱讀］思考與交流

玻璃

普通玻璃的大致組成：Na2OCaO-6SiO2各種特種玻璃的特性和應(yīng)用

種類特性用途

普通玻璃在較低溫度下易軟化窗玻璃、玻璃器皿等

石英玻璃膨脹系數(shù)小、耐酸堿、強(qiáng)度大、化學(xué)儀器；高壓水銀燈、紫外燈的燈殼等

濾光

光學(xué)玻璃光性能好、有折光和色散性眼鏡片；照相機(jī)、顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡、用凹凸

透鏡等光學(xué)儀器

玻璃纖維耐腐蝕、不怕燒、不導(dǎo)電、不吸宇航員的衣服、玻璃鋼等

水、隔熱、吸聲、防蟲蛀

鋼化玻璃耐高溫、耐腐蝕、強(qiáng)度大、質(zhì)運(yùn)動(dòng)器材；微波通信器材；汽車、火車窗玻

輕、抗震裂璃等

［思考與交流］從上表我們知道了一些特種玻璃的性質(zhì)和用途，請從改進(jìn)材料方面談?wù)?/p>

本表內(nèi)容給你啟發(fā)。

水泥

(1)主要成分硅酸三鈣(3CaOSiO2)、硅酸二鈣(ZCaOSO?)、鋁酸三鈣(3CaO-Al2O3)

(2)用途：建筑行業(yè)水泥在各個(gè)工程上應(yīng)用

(3)閱讀資料交流感受。

①現(xiàn)在全世界年產(chǎn)水泥總數(shù)超過6億噸。一種新型水泥一雙快水泥(快凝、快硬)

問世。它澆注一天后的硬度，相當(dāng)于普通水泥澆注7-28天后的硬度。

②我國水泥工業(yè)的發(fā)展情況：水泥產(chǎn)量自1979年到1999年增長了7.8倍，20年間

我國水泥產(chǎn)量平均增長達(dá)H.08%,水泥產(chǎn)量自1995年以來一直居全世界首位。其中1999

年我國水泥產(chǎn)量占世界的37.16%。我國現(xiàn)有水泥企業(yè)8000多家，而20萬噸以上的企

業(yè)不足10%,全國水泥企業(yè)平均規(guī)模不到10萬噸，與世界其它國家相比差距極大。

陶瓷

［思考］為什么在英文中用China表示中國？

［教師講解］我國是世界上最早生產(chǎn)陶器的國家，瓷器是中華文明的象征，中國的瓷器

馳名世界，英文的“中國”（China）一詞又指“瓷器”，這反映了在西方人眼中中國作為

“瓷器故鄉(xiāng)”的形象。

［教師引導(dǎo)］請大家根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)，說一下玻璃、陶瓷的性能？

［學(xué)生討論，交流］玻璃的透光性能好，但易碎，并且易傷人；用玻璃制成的物品美觀，

但就是不結(jié)實(shí)，如窗戶上的玻璃，很容易打破；玻璃不耐熱，開水都能把它炸裂；陶瓷硬度

高、耐磨損、耐高溫、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，但易破損。

［投影講解］硅酸鹽產(chǎn)品簡介：

反應(yīng)條

產(chǎn)品主要原料主要設(shè)備主要反應(yīng)或主要成分主要性質(zhì)

件

粘土、石灰硅酸三鈣：3CaOSC>2硅酸二鈣：

水泥石、（石水泥回轉(zhuǎn)窯高溫水硬性

2CaO-SiO2鋁酸三鈣：3CaO-A12O3

膏）適量

Na2cO3+SiO2-------Na2SiO3+CO2T

純堿

高溫

玻璃石灰石玻璃窯高溫

CaCO3+SiO2--------CaSiO3+CO2T

石英

成分：Na2SiO3>CaSiO3>SiO2

［板書］3、水泥：硅酸三鈣：3CaO.SiC>2硅酸二鈣：2CaOSC>2鋁酸三鈣：3CaO-Al2O3

玻璃：Na2SiO3>CaSiO3>SiO2

［講解］硅酸鹽的種類很多，結(jié)構(gòu)也很復(fù)雜，通常可用二氧化硅和金屬氧化物的形式

來表示其組成，如：硅酸鈉是一種可溶性的硅酸鹽，而其他硅酸鹽多數(shù)不溶于水，而且結(jié)

構(gòu)很復(fù)雜，通常用二氧化硅和金屬氧化物的形式來表示其組成。書寫規(guī)則：金屬氧化物寫

在最前面，然后寫二氧化硅，最后寫水，而且氧化物之間用“?”隔開

［例題］NazSQ可以寫成Na20soz

硅酸：SiO2H2。、SiO2-2H2O

硅酸鉀：K2SiO3-------K2OSiO2

高嶺石：Al2(Si2O2)(OH)4——A12O2-2SiO2-2H2O

［練習(xí)］如何用氧化物的形式表示下列硅酸鹽

高嶺石：Al2(Si2O5)(OH)4以氧化物形式表示為()

鈉長石：NaAlSi3Ofl。為()，若以氧化物形式表示為()

［閱讀］資料卡片，練習(xí)氧化物表示形式。

［板書］4.氧化物表示形式：

硅酸鈉：Na20so2石棉：3MgOCaO-4SiO2

長石：K2OAl2O3-6SiO2普通玻璃：CaONa2O-6SiO2黏土：A12O2-2SiO2-2H2O

［小結(jié)］規(guī)則：化合價(jià)不變，原子個(gè)數(shù)比不變。

金屬氧化物按金屬活動(dòng)順序表示

［教師講解］傳統(tǒng)陶瓷有許多獨(dú)特的優(yōu)勢，這使得很多行業(yè)的科學(xué)家都對它情有獨(dú)鐘，

然而它的弱點(diǎn)的存在，又使它的應(yīng)用范圍受到了一定的限制。關(guān)于陶瓷，科學(xué)家們一直在

探索著揚(yáng)長避短的制作技術(shù)，并已取得了很大的進(jìn)展和突破，產(chǎn)生了多種多樣具有特殊性

能的新型陶瓷，下面請同學(xué)展示。

［學(xué)生展示］介紹搜集的新型陶瓷資料。

［課堂閱讀］請閱讀課文材料，討論歸納新型陶瓷。

［閱讀］科學(xué)視野一新型陶瓷(結(jié)合幻燈講解)。

結(jié)構(gòu)陶瓷：主要是指發(fā)揮其機(jī)械、熱、化學(xué)等性能的一大類新型陶瓷材料，它可以在

許多苛刻的工作環(huán)境下服役，因而成為許多新興科學(xué)技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。在空間技術(shù)領(lǐng)

域，制造宇宙飛船需要能承受高溫和溫度急變、強(qiáng)度高、重量輕且長壽的結(jié)構(gòu)材料和防護(hù)

材料，在這方面，結(jié)構(gòu)陶瓷占有絕對優(yōu)勢。從第一艘宇宙飛船即開始使用高溫與低溫的隔

熱瓦，碳-石英復(fù)合燒蝕材料已成功地應(yīng)用于發(fā)射和回收人造地球衛(wèi)星。未來空間技術(shù)的

發(fā)展將更加依賴于新型結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用，在這方面結(jié)構(gòu)陶瓷尤其是陶瓷基復(fù)合材料和碳/

碳復(fù)合材料遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于其他材料。

壓電陶瓷：你聽說過會說話、會唱歌的陶瓷嗎？會偵察、會指揮、能診斷、能生電的

陶瓷嗎？這就是壓電陶瓷，屬于現(xiàn)代功能陶瓷。神奇的壓電陶瓷一海中〃雷達(dá)〃偵察兵：雷

達(dá)是用無線電原理對空中目標(biāo)搜索、定位、導(dǎo)向的通訊工具，而在水中不能發(fā)揮作用。用

壓電陶瓷制成的聲納系統(tǒng)可在水中起到同樣的作用，在軍事上搜索敵潛艇，魚雷活動(dòng)狀況

是否對我方有威脅.活動(dòng)方位、速度等，我方根據(jù)動(dòng)態(tài)目標(biāo)對魚雷等起到導(dǎo)航、攻擊指揮

作用。在民用上，探測海中魚群分布和種類以便有計(jì)劃捕撈，打撈遇難船物等。壓電陶瓷

組成的聲納系統(tǒng)譽(yù)為水中雷達(dá)偵察兵。

透明陶瓷：陶瓷一般是不透光的，由于陶瓷的不透光，使陶瓷的用途受到很多的限制。

科學(xué)家經(jīng)過長時(shí)間悉心研究后，終于在1957年制成了世界上第一片透光陶瓷。透光陶瓷

有著廣泛的用途。當(dāng)透光陶瓷問世后，使高壓鈉燈的研制成功。高壓鈉燈是一種發(fā)光效率

很高的電光源，在同樣功率下一盞高壓鈉燈能頂兩盞高壓汞燈，且光線柔和、銀白，在高

壓鈉燈下看物體不但清楚，且不刺眼。另外高壓鈉燈還具有特殊的本領(lǐng)，光線能透過濃霧

不被散射，作為道路、汽車、廣場的用燈特別合適。

超導(dǎo)陶瓷：1973年，人們發(fā)現(xiàn)了超導(dǎo)合金一一鋁錯(cuò)合金，其臨界超導(dǎo)溫度為23.2K,

該記錄保持了13年。1986年，設(shè)在瑞士蘇黎士的美國IBM公司的研究中心報(bào)道了一種氧

化物（桐一領(lǐng)一銅一氧）具有35K的高溫超導(dǎo)性，打破了傳統(tǒng)“氧化物陶瓷是絕緣體”的

觀念，引起世界科學(xué)界的轟動(dòng)。此后，科學(xué)家們爭分奪秒地攻關(guān)，幾乎每隔幾天，就有新

的研究成果出現(xiàn)。1987年2月，美國華裔科學(xué)家朱經(jīng)武和中國科學(xué)家趙忠賢相繼在鈕一

領(lǐng)一銅一氧系材料上把臨界超導(dǎo)溫度提高到90K以上，液氮的禁區(qū)（77K）也奇跡般地被

突破了。1987年底，銘一領(lǐng)一鈣一銅一氧系材料又把臨界超導(dǎo)溫度的記錄提高到125K。

從1986—1987年的短短一年多的時(shí)間里，臨界超導(dǎo)溫度竟然提高了100K以上，這在材料

發(fā)展史，乃至科技發(fā)展史上都堪稱是一大奇跡！高溫超導(dǎo)材料的不斷問世，為超導(dǎo)材料從

實(shí)驗(yàn)室走向應(yīng)用鋪平了道路。

生物陶瓷：生物陶瓷指與生物體或生物化學(xué)有關(guān)的新型陶瓷。生物陶瓷可分為與生物

體相關(guān)的植入陶瓷和與生物化學(xué)相關(guān)的生物工藝學(xué)陶瓷。前者植入體內(nèi)以恢復(fù)和增強(qiáng)生物

體的機(jī)能，是直接與生物體接觸使用的生物陶瓷。后者用于固定酶、分離細(xì)菌和病毒以及

作為生物化學(xué)反應(yīng)的催化劑，是使用時(shí)不直接與生物體接觸的生物陶瓷。

［講述］特殊功能含硅物質(zhì)：碳化硅、硅橡膠、硅鋼、分子篩。

［板書］5.新型陶瓷：結(jié)構(gòu)陶瓷、超導(dǎo)陶瓷、壓電陶瓷、透明陶瓷、生物陶瓷。

三、硅單質(zhì)

［閱讀］請大家閱讀課本，總結(jié)出硅的存在形態(tài)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、物質(zhì)性質(zhì)等方面的內(nèi)容。

［投影］圖4Tl硅晶體

［思考］硅元素以什么形態(tài)存在于自然界？硅元素主要存在于什么物質(zhì)里？硅有幾種

同素異形體？分別是什么？

［回答］硅以化合態(tài)存在于自然界，硅元素主要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。

［板書］以化合態(tài)存在于自然界，有兩種同素異形體。

（D物理性質(zhì)：熔、沸點(diǎn)高，硬度大，半導(dǎo)體。

［過渡］那么，硅單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)怎么樣呢？

［講解］常溫下，硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，除氟氣、氫氟酸和強(qiáng)堿外，硅不跟其他物質(zhì)，

如氧氣、氯氣、硝酸、硫酸等起反應(yīng)。加熱時(shí)，能跟一些非金屬反應(yīng)，如它也能和氧氣反

應(yīng)生成二氧化硅。

［講解并板書］（2）單質(zhì)硅化學(xué)性質(zhì)：

Si+Z^^SiESi+4HF-SiR+2H2T

高溫

Si+2NaOH+H2O^Na2SiO3+2H2TSi+O2^=SiO2

［投影］硅的各種用途:

［講述］（據(jù)圖片）半導(dǎo)體材料；太陽能電池。

［投影練習(xí)］

1.下列物質(zhì)中屬于純凈物的是（）

A.Na2CO310H2OB.水泥

C.純凈的鹽酸D.普通玻璃

答案：A

2.下列敘述正確的是()

A.酸均不能與酸性氧化物反應(yīng)

B.玻璃、陶瓷、水泥容器都不能貯存氫氟酸

C.石灰抹墻、水泥砌墻過程的硬化原理相同

D.石灰窯、玻璃熔爐出來的氣體主要成分相同

答案：BD

3.下列物質(zhì)有固定熔點(diǎn)的是()

A.水泥B.玻璃C.Na2OSiO2D.水玻璃

答案：C

［小結(jié)］1.硅酸、硅酸鹽的用途

2.掌握硅酸鈉的化學(xué)性質(zhì)

［作業(yè)］寫出下列轉(zhuǎn)化關(guān)系中的化學(xué)方程式：

SiF4

+高溫隹炭一工+NaOH溶液M7c________^口vc

S1C------------------2a2MoS1O4

+高溫焦炭］

+NaOH溶液H2S1O3

附板書計(jì)劃：二.硅酸鹽

1.硅酸鈉：水溶液俗稱水玻璃，可做肥皂填料、木材防火劑及黏膠劑。

2.粘土：化學(xué)成分主要是：Al2(Si2O5)(OH)4,土壤膠體一般帶負(fù)電荷，具有保肥能力。

3.水泥：硅酸三鈣：3CaOSC)2硅酸二鈣：2CaO?SiC>2鋁酸三鈣：3CaO-A12O3

玻璃：Na2SiO3CaSiO3>SiO2

4、氧化物表示形式：

硅酸鈉：Na2O-SiO2石棉：3MgO-CaO-4SiO2

長石：K2O-Al2O3-6SiO2普通玻璃：CaO-Na2O-6SiO2

黏土：A12O2-2SiO2-2H2O

5.新型陶瓷：結(jié)構(gòu)陶瓷、超導(dǎo)陶瓷、壓電陶瓷、透明陶瓷、生物陶瓷。

三、硅單質(zhì)

（1）物理性質(zhì)：熔、沸點(diǎn)高，硬度大，半導(dǎo)體。

（2）單質(zhì)硅化學(xué)性質(zhì)：

Si+2^^SiFjSi+4HF^SiH+2H2T

Si+2NaOH+H2O^Na2SiO3+2H2TSi+O2=^^SiO2

［課堂鞏固］

1.下列材料的特性及用途的說法中不正確的是（）

A、光導(dǎo)纖維傳導(dǎo)光的能力很強(qiáng)，是非常好的通訊材料

B、氧化鋁陶瓷具有兩性，不可以用于制耐高溫設(shè)備

C、氮化硅陶瓷耐高溫且不易傳熱，可用來制造軸承

D、人造剛玉硬度高，可用來制造剛玉球磨機(jī)

2.熔融苛性鈉應(yīng)選用的器皿是（）

A、陶瓷土甘煙B、石英地?zé)烠、普通玻璃用煙D、鐵土甘煙

3.把下列式子改寫成氧化物的形式：

A.正長石KAlSi3O8oB.石棉CaMg3Si4O12□

C.蛇紋石H4Mg3Si2O9o

4、氮化硅是一種高溫陶瓷材料，它的硬度大、熔點(diǎn)高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，工業(yè)上曾普

遍采用高純硅與純氮在1300C時(shí)反應(yīng)獲得。

（1）根據(jù)性質(zhì)，推測氮化硅陶瓷的用途是（填序號）。

A、制汽輪機(jī)葉片B、制有色玻璃C、制永久性模具D、制造柴油

機(jī)

（2）氮化硅陶瓷抗腐蝕能力強(qiáng)，除氫氟酸外，它不與其他無機(jī)酸反應(yīng)。試推測該陶

瓷被氫氟酸腐蝕的化學(xué)方程式。

（3）現(xiàn)用四氯化硅和氮?dú)庠跉錃鈿夥毡Ｗo(hù)下，加強(qiáng)熱發(fā)生反應(yīng)，可得較高純度的氮

化硅，反應(yīng)的化學(xué)方程式為o

教學(xué)反思

【第二課時(shí)】

【教學(xué)目標(biāo)】

知識與技能

1.掌握硅、二氧化硅的存在、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性質(zhì)；

2.了解硅在無機(jī)非金屬材料中的生產(chǎn)和應(yīng)用；

3.能通過互聯(lián)網(wǎng)查閱有關(guān)資料并作歸納概述；

4.重點(diǎn)掌握二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)。

過程與方法

1.構(gòu)建”結(jié)構(gòu)一一性質(zhì)——用途”的知識體系；

2.進(jìn)一步掌握學(xué)習(xí)元素及其化合物的一般方法，提高自主學(xué)習(xí)能力；

3.提高信息獲取的能力，信息分析、信息加工和信息交流等能力；

4.把信息技術(shù)作為獲取信息、探索問題、協(xié)作解決問題的認(rèn)知工具。

情感態(tài)度價(jià)值觀

1.體會硅在無機(jī)非金屬材料中扮演的重要角色，增強(qiáng)將化學(xué)知識應(yīng)用于生產(chǎn)、生活和科學(xué)

技術(shù)的意識，贊賞化學(xué)科學(xué)對信息技術(shù)和社會發(fā)展的貢獻(xiàn)；

2.主動(dòng)、有目的地發(fā)現(xiàn)信息探究知識，提高參與化學(xué)科技活動(dòng)的熱情；

3.通過創(chuàng)設(shè)一個(gè)在實(shí)際生活學(xué)習(xí)中使用信息技術(shù)解決問題的學(xué)習(xí)環(huán)境中培養(yǎng)學(xué)生的“信息

素養(yǎng)”。

【教學(xué)重難點(diǎn)】

教學(xué)重點(diǎn)

硅和二氧化硅的性質(zhì)。

教學(xué)難點(diǎn)

硅和二氧化硅的性質(zhì)。

【教學(xué)方法】

自主——合作——探究

【教學(xué)過程】

［導(dǎo)課］問題：1.結(jié)合元素周期表回答：非金屬元素種類？在周期表中的位置？

2.地殼中氧和硅的含量？

3.大氣中氧和氮的含量？

4.影響大氣質(zhì)量的氣態(tài)氧化物主要有哪些？

5.人體生理必須的食用鹽是什么物質(zhì)？

［學(xué)生閱讀］回答以上問題。

［板書］第四章非金屬元素及其化合物

［引言］二氧化硅、粘土等物質(zhì)在現(xiàn)代科技、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著很大的作用，今天我

與同學(xué)們一起到硅“家里”作客，探討一下其中的“秘密”。

［板書］第一節(jié)無機(jī)非金屬材料的主角一硅

［設(shè)問］誰知道硅在地殼中的含量？

［回答］硅是自然界中分布很廣的一種元素，它的含量僅次于氧居第二位，為26.3%。

［投影］圖4T硅的廣泛存在

［講述］硅的氧化物及硅酸鹽構(gòu)成了地殼中的大部分巖石、沙子和土壤，約占地殼質(zhì)

量90%以上。各種各樣的硅酸鹽和水、空氣和陽光構(gòu)成了人類及生物生存的根基。自古至

今，在無機(jī)非金屬材料中，硅一直扮演者主角的角色。

［問題］碳和硅元素結(jié)構(gòu)上又和不同？推測硅單質(zhì)的性質(zhì)有哪些？

［回答］硅位于元素周期表WA,與碳元素同族。原子最外層均有四個(gè)電子。硅同

、、、、、

Si@)284c?24

」jjJJ

碳元素一樣，其原子即不容易失去電子又不容易得到電子，主要形成四價(jià)的化合物。

［導(dǎo)課］下面我們學(xué)習(xí)硅的兩種重要化合物

［板書］一、二氧化硅和硅酸

［投影］金剛石、晶體硅、二氧化硅的晶體模型及水晶標(biāo)本。

［講述］硅為親氧元素，在地球上硅主要是以熔點(diǎn)很高的氧化物及硅酸鹽形式存在；

而碳主要形成石灰?guī)r和碳酸鹽礦物，碳的氧化物二氧化碳通過光合作用進(jìn)入以碳為骨架的

有機(jī)世界。

［板書］1.二氧化硅(Si02)

［講述］地球上天然二氧化硅成為硅石，約占地殼質(zhì)量的20%,存在形態(tài)有結(jié)晶性和

無定性兩種。

［投影］二氧化硅晶體模型：

［閱讀］科學(xué)視野。

［講解］將晶體硅結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)“硅-硅”共價(jià)鍵打開，并在其間夾入一個(gè)氧原子，

就形成了二氧化硅的晶體。這樣，每個(gè)硅原子和四個(gè)氧原子以共價(jià)鍵結(jié)合，形成以該硅原

子為中心的正四面體型結(jié)構(gòu)，這種正四面體型結(jié)構(gòu)向空間伸展，就形成了具有空間網(wǎng)狀結(jié)

構(gòu)的原子晶體。由于每個(gè)氧原子同時(shí)和兩個(gè)硅原子成鍵，所以二氧化硅晶體中，硅氧原子

數(shù)之比為1：2,Si。2只表示一種比例關(guān)系，并不表示晶體中存在SiO?的小分子。

［展示］水晶與瑪瑙示意圖:

［講述］水晶一石英中無色透明的晶體；具有彩色環(huán)帶狀或?qū)訝畹姆Q為瑪瑙。二氧化

硅可用來做光導(dǎo)纖維。

［投影］

［講述］石英可用來做石英鐘、石英表，耐高溫的石英玻璃；水晶可以用來制造電子

工業(yè)中的重要部件、光學(xué)儀器、工藝品、眼鏡片等，含有有色雜質(zhì)的石英，還可用于制造

精密儀器軸承，耐磨器皿和裝飾品等。

［板書］（1）物理性質(zhì)：堅(jiān)硬、難溶固體

（2）化學(xué)性質(zhì)：

［投影展示］SiO?與C0?化學(xué)性質(zhì)的比較

物質(zhì)二氧化硅（SiO?）二氧化碳（C02）

與水反應(yīng)

與酸反應(yīng)

與堿反應(yīng)

與堿性氧化物反應(yīng)

與碳反應(yīng)

［學(xué)生交流］老師補(bǔ)充完善答案。

［講解］從上表可以看出，二氧化硅能與堿反應(yīng)生成相應(yīng)的鹽和水，是一種酸性氧化

物，它不能溶于水得到相應(yīng)的酸一一硅酸。

［強(qiáng)調(diào)］酸性氧化物一般不與酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而二氧化硅卻能與氫氟酸發(fā)生反應(yīng)，

這也是工業(yè)上用氫氟酸雕刻玻璃的反應(yīng)原理。以上兩點(diǎn)，屬二氧化硅的特性。由此，我們

可總結(jié)出二氧化硅的主要化學(xué)性質(zhì)為：

［講解并板書］不溶于水的酸性氧化物，能與氫氟酸反應(yīng)

1.酸性氧化物高溫

高溫

SiO2+2NaOH=^^Na2SiO3+H2O

高溫

SiO2+CaO^=CaSiO3

2.氧化性：SiO2+2C=Si+2CO

3.特殊性：SiO2+4HF^Sif^T+2H2O

［思考］已知玻璃中含有Si。?，而硅酸鈉又是一種粘合劑，回答為什么實(shí)驗(yàn)室中盛放

堿液的試劑瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？

［回答］因?yàn)镾iO?是酸性氧化物，能和堿起反應(yīng)，容易使瓶塞和瓶頸粘在一起而不能

打開。

［過渡］剛才我們提到二氧化硅不能溶于水得到相應(yīng)的酸一一硅酸。那么，硅酸是怎

樣的一種酸？它怎樣制得呢？下面我們就來學(xué)習(xí)這個(gè)問題。

［板書］2.硅酸(H2SiO3)

［講述］硅酸是一種比碳酸還要弱的酸，它不溶于水，不能使指示劑變色，是一種白

色粉末狀的固體。硅酸易形成膠體溶液，濃度較大時(shí)，則形成硅酸凝膠，再經(jīng)脫水，形成

硅酸干膠，稱為“硅膠”。硅膠是常用的干燥劑及催化劑的載體。

［投影］

［板書］（1）不溶于水，酸性比碳酸弱。

［實(shí)驗(yàn)4T］試管中加入3~5mLNazSQ飽和溶液，滴入2?3滴酚醐試液，再用膠頭

滴管逐滴滴入稀鹽酸，邊滴邊振蕩，至紅色變淺并接近消失停止，記錄現(xiàn)象。

現(xiàn)象

結(jié)論

化學(xué)方程式

［講解并板書］（2）Na2SiO3+2HC1+H2O=H4SiO4I+2NaCl

Na2SiO3+CO2+2H2O^H4SiO4J+Na2CO3

［講解1生成的H4SiO,叫原硅酸，是一種白色膠狀物質(zhì)，不溶于水，在干燥的空氣中

易失水變成硅酸。

［板書］H4SiO4=H2SiO3+H2O

［投影練習(xí)］1.熔融燒堿應(yīng)選用的器皿是（）

A.石英用煙B.生鐵用煙

C.普通玻璃甜煙D.陶瓷用煙

答案：B

2.下列說法正確的是（）

A.硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，在自然界中可以以游離態(tài)存在

B.二氧化碳通入水玻璃可以得到原硅酸

C.二氧化硅溶于水顯酸性

D.二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸

答案：B

［小結(jié)］略

［作業(yè)］P814

附板書計(jì)劃：

第四章非金屬元素及其化合物

第一節(jié)無機(jī)非金屬材料的主角一硅

一、二氧化硅和硅酸

1.二氧化硅(SiO2)

(1)物理性質(zhì)：堅(jiān)硬、難溶固體

(2)化學(xué)性質(zhì)：不溶于水的酸性氧化物，能與氫氟酸反應(yīng)

酸性氧化物——

SiO2+2NaOH^Na2SiO3+H2O

高溫

SiO2+CaO^=CaSiO3

氧化性---SiO2+2C=Si+2CO

特殊性---SiO2+4HF^SiFjT+2H2O

2.硅酸(J^SiOs)

(1)不溶于水，酸性比碳酸弱。

(2)Na2SiO3+2HC1+H2O^H4Si04J+2NaCl

Na2SiO3+CO2+2H2O=H4SiO4J+Na2CO3

H4SiO4=H2SiO3+H2O

設(shè)計(jì)2

［引入］大家曾聽說過“硅谷”吧。它是美國新興的高科技產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)，電子技術(shù)研究

中心和計(jì)算機(jī)和半導(dǎo)體工業(yè)生產(chǎn)的重要基地。電子工業(yè)能得到蓬勃發(fā)展，硅元素在信息材

料中的開發(fā)與應(yīng)用起著舉足輕重的作用，這就是我們將要研究的非金屬材料的主角——硅。

［板書］4.1無機(jī)非金屬材料的主角一硅

［導(dǎo)入］硅元素及其化合物在我們的生活中有著廣泛的應(yīng)用，下面請同學(xué)們展示你們收

集的有關(guān)資料。

［合作交流］分合作小組展示本組通過互聯(lián)網(wǎng)查閱硅及其化合物在信息技術(shù)、材料科學(xué)

等領(lǐng)域的應(yīng)用的圖片資料及實(shí)物（如絢麗多彩的水晶飾品、電子身份證、石英電子表、石

英鐘、沙、玻璃、瓷器等）

［質(zhì)疑］從古至今，在無機(jī)非金屬材料中，硅一直扮演著主要的角色。雖然硅的化合物

隨處可見，但硅的單質(zhì)直到18世紀(jì)上半葉才由化學(xué)家制備出來，這是為什么？請畫出硅

和碳的原子結(jié)構(gòu)示意圖

［學(xué)生展示］:硅的原子結(jié)構(gòu)示意圖為與碳），相似，硅原子和碳原子的

最外層電子數(shù)均為4,而初中我們知道碳的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，能以多種碳的單質(zhì)存在于自

然界中。

［質(zhì)疑］硅元素以什么形態(tài)存在于自然界？硅元素主要存在于什么物質(zhì)里？（閱讀P74）

［學(xué)生展示］硅含量雖然很多，由于硅是一種親氧元素，在氧化氣氛包圍的地球上，硅

主要以熔點(diǎn)很高的氧化物及硅酸鹽為主要存在形式。因此硅是以化合態(tài)存在于自然界，硅

元素主要存在于地殼的各種礦物和巖石里。

［多媒體展示］二氧化硅在自然界中的不同存在形式（硅石、石英、水晶、砂子、瑪瑙）。

二氧化硅廣泛存在于自然界中，與其他礦物共同構(gòu)成了巖石，天然二氧化硅也叫硅石。砂

子的主要成分就是二氧化硅，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。

［質(zhì)疑］二氧化硅的性質(zhì)如何？同樣從我們熟知的何種物質(zhì)能得到哪些啟示？

［學(xué)生交流］硅單質(zhì)與碳單質(zhì)有如此多的相似之處，那么，二氧化硅的性質(zhì)也應(yīng)該和二

氧化碳的性質(zhì)有相似之處？

［教師引導(dǎo)］很好，我們用比較法來探討二氧化硅的性質(zhì)，請大家回憶我們初中學(xué)過的

二氧化碳的性質(zhì)。

［學(xué)生回答］二氧化碳的物理性質(zhì)是常溫常壓下是無色無味的氣體，能溶于水，密度比

空氣大。

化學(xué)性質(zhì)是：本身不燃燒，一般情況下也不支持燃燒，能與水反應(yīng)生成碳酸，能與堿

反應(yīng)，是酸性氧化物。

［教師引導(dǎo)］大家回答得很流利。請問，有沒有固體的二氧化碳？

［學(xué)生回答］有！固體的二氧化碳叫干冰。

［教師引導(dǎo)］干冰可以用來人工降雨，為什么？

［學(xué)生回答］因?yàn)楦杀幸咨A的性質(zhì)。

［教師引導(dǎo)］那么，二氧化碳所具有的物理性質(zhì)二氧化硅是否具有呢？可通過熟知的何

種物質(zhì)進(jìn)行判斷？

［學(xué)生探討］我們可通過平常容易接觸到的沙來比較二氧化碳與二氧化硅的性質(zhì)。

［教師引導(dǎo)］很好，描述一下二氧化硅的物理性質(zhì)吧。

［學(xué)生回答］二氧化硅與二氧化碳的物理性質(zhì)差別很大，它是一種堅(jiān)硬難熔的固體，不

溶于水。

［質(zhì)疑］為什么二氧化硅與二氧化碳的物理性質(zhì)差別很大？多媒體展示二氧化硅的空

間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。讓學(xué)生初步了解結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)。

［講解］玻璃中主要成分之一是二氧化硅，（展示量筒）量筒上的刻度是如何刻出來的？

［探究］學(xué)生首先想到是用小刀，但玻璃很硬，無法用小刀在玻璃上刻。

［講解］二氧化硅能與氫氟酸發(fā)生反應(yīng)，我們利用這一反應(yīng)原理用氫氟酸雕刻玻璃的，

由此，我們不能用玻璃來盛裝氫氟酸以及參與一切有關(guān)氫氟酸的反應(yīng)。氫氟酸應(yīng)保存在塑

料瓶中，其有關(guān)反應(yīng)在鉛皿中進(jìn)行。

［質(zhì)疑］（展示盛有硫酸銅溶液、氫氧化鈉溶液的試劑瓶）盛有硫酸銅溶液、氫氧化鈉

溶液的試劑瓶有何不同？

［學(xué)生觀察］盛有硫酸銅溶液、氫氧化鈉溶液的瓶塞不一樣，為什么盛有氫氧化鈉溶液

的瓶塞要用橡皮塞？

［講解］Si。?能和堿起反應(yīng)，生成粘稠的硅酸鈉（展示硅酸鈉的粘稠性），容易使瓶塞

和瓶頸粘在一起而不能打開，所以盛氫氧化鈉的試劑瓶用橡皮塞。。

（學(xué)生可能會問：但平時(shí)盛裝NaOH溶液卻仍然使用玻璃容器，只是用橡皮塞，這是

為什么？因?yàn)楸M管NaOH能與SiO?該反應(yīng)并不十分迅速，而玻璃表面較光滑，接觸面積很

小，反應(yīng)的程度較小，對玻璃瓶的腐蝕并不明顯。但如果用磨口塞的話，磨口處的表面積

遠(yuǎn)大于光滑表面，反應(yīng)后在表面生成NazSiOs是一種粘性物質(zhì)，將瓶塞與瓶子緊緊粘在一

起而無法打開瓶塞，因而必須用橡皮膠塞。）

［質(zhì)疑］二氧化硅能與堿反應(yīng)生成鹽和水，我們把這樣的氧化物稱為酸性氧化物，回憶

我們以前學(xué)過的酸性氧化物。（寫出二氧化硫、三氧化硫分別與水、氫氧化鈉反應(yīng)的化學(xué)

方程式

［學(xué)生回憶、交流］熟知的二氧化碳也是酸性氧化物。

［質(zhì)疑］通過回憶二氧化碳的性質(zhì)再進(jìn)一步完善二氧化硅的性質(zhì)，列表比較二者性質(zhì)的

異同點(diǎn)。

［投影展示］SiO2與co2化學(xué)性質(zhì)的比較

性質(zhì)

二氧化碳（co2）二氧化硅（SiO2）

與水反應(yīng)

CO2+H2O=H2CO3不反應(yīng)

與堿反應(yīng)

CO2+2NaOH^Na2CO3+H2O

SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H20

CO2+NaOH=NaHCO3

與堿性氧化物反應(yīng)高溫

CO2+CaO=CaCO3SiO2+CaO-------CaSiO3

與酸反應(yīng)