高中氧化還原教案
發(fā)表時間:2020-10-14硅和二氧化硅(推薦)。
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第二節(jié)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(yǎng)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(fā)學生熱愛科學,運用科學為人類創(chuàng)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(jù)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(jù)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(nèi)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(jié)課我們系統(tǒng)地介紹了碳族元素的結構特點及性質遞變規(guī)律,本節(jié)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(tài)、結構特點、物性等方面內(nèi)容,完成相應內(nèi)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(tài)存在的硅。這些化合態(tài)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(tài)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(jù)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(nèi)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(shù)目與碳元素原子的最外電子層中的電子數(shù)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(nèi)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(shù))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(shù))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(yè)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(nèi)容。
引4:工業(yè)上制取粗硅SiO2;SiO2+2CSi+2CO↑。
制高純硅反應式為Si+2Cl2=SiCl4(400~500℃)、。
〖板書〗5、硅的制?。篠iO2+2CSi+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(yè)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(chǎn)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?!?/p>
〖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(chǎn)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(yè)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(chǎn)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(nèi)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Mg2SiO42MgO·SiO2
正長石KAlSi3O8K2O·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(fā)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(tài)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(jié)硅和二氧化硅
一、硅
1.分布與存在
(1)存在:只以化合態(tài)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?。汗璧闹迫。篠iO2+2CSi+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)
相關知識
硅和二氧化硅教案
第二節(jié)硅和二氧化硅
●教學目標
1.使學生了解硅的結構特點、性質、用途、存在及制備方法。
2.使學生了解二氧化硅的存在、性質和用途。
3.培養(yǎng)學生對知識歸納、總結和探究的能力。
●教學重點
硅和二氧化硅的化學性質
●教學難點
培養(yǎng)學生對知識的歸納、總結和探究的能力
●課時安排
一課時
●教學方法
引導、探究、對比、練習
●教學用具
投影儀
兩條干燥的布條或線繩(其中一條在硅酸鈉溶液中預先浸過)、酒精燈、火柴
●教學過程
[引言]請大家看課本彩圖中的硅單質照片。
[師]別看它看起來灰溜溜,它自己及它的化合物的作用卻是大得很。大到高科技領域,小到我們的周圍,到處都有硅及其化合物的蹤影。當今電子工業(yè)的飛速發(fā)展,更是與人們對硅的性質的認識息息相關。本節(jié)課,我們就來學習硅及其化合物的有關知識。
[板書]第二節(jié)硅和二氧化硅
[過渡]首先,我們來認識一下元素含量居于自然界第二的硅單質的性質。
[板書]一、硅(Si)
[師]請大家閱讀課本P145的第一、二自然段,總結出硅的存在形態(tài)、結構特點、物理性質等方面的內(nèi)容。
[學生閱讀]
[問]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里?
[生]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。
[問]硅有幾種同素異形體?分別是什么?
[生]硅有晶體硅和無定形硅兩種同素異形體。
[問]為什么晶體硅的熔沸點高、硬度大?
[生]因為它的結構類似于金剛石。
[問]硅的導電性怎樣?
[生]介于金屬與非金屬之間,是半導體。
[師]很好。以上內(nèi)容我們可總結如下:
[板書]以化合態(tài)存在于自然界,有兩種同素異形體。
(1)物理性質:熔、沸點高,硬度大,半導體。
[過渡]那么,硅單質的化學性質又有哪些?其與同主族的碳相比,是否一樣?下面,我們就來學習這個問題。
[板書](2)化學性質
[師]請大家根據(jù)初中所學知識回答,碳單質有哪些化學性質?
[生]碳單質在常溫下性質穩(wěn)定,高溫時可與氧氣等活潑非金屬反應。在化學反應中常做還原劑。
[師]回答得很好。那么,硅的性質是否也如此呢?請大家閱讀課本P146第一自然段進行總結。
[學生閱讀后回答]
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、硝酸、硫酸等起反應。加熱時,能跟一些非金屬反應,如它能和氧氣反應生成二氧化硅。
[師]對。我們可把上述硅單質的化學性質歸納如下:
[講解并板書]常溫下性質穩(wěn)定
Si+2F2====SiF4Si+4HF====SiF4+2H2↑
Si+2NaOH+H2O====Na2SiO3+2H2↑Si+O2SiO2
[師]除此以外,硅在高溫時還可分別與碳及氮氣反應生成熔沸點很高、硬度很大的金剛砂——碳化硅(SiC)及氮化硅(Si3N4)。
[過渡]物質的用途由其性質決定,硅的這些性質決定了硅什么樣的用途呢?請大家閱讀課本P146第二自然段和課本P147選學內(nèi)容“硅的用途”。
[板書](3)硅的用途
[學生閱讀后回答]可以用來制集成電路、晶體管、硅整流器、太陽能電池,還可以用來制造變壓器鐵芯及耐酸設備等。
[師]回答得很好。不過,大家需要知道的是,電子工業(yè)上所用的硅,都是純度很高的硅,而由我們剛才所學知識知道,自然界沒有單質硅存在。那么,我們怎樣制取硅呢?請大家看課本后回答。
[板書](4)硅的制法
[學生看書后回答]我們使用的硅,都是從硅的化合物中提取的。工業(yè)上用碳和二氧化硅在高溫下反應制取硅。
[板書]SiO2+2CSi+2CO↑(工業(yè)制法)
[師]注意!上述反應中的產(chǎn)物是一氧化碳,而不是二氧化碳。另外,通過上述反應所制得的硅只是粗硅,用做半導體材料時,還需將其提純。
[過渡]硅在常溫下性質穩(wěn)定,但在受熱條件下可與氧氣反應生成二氧化硅。接下來,我們來學習硅的最高價氧化物——二氧化硅的性質。
[板書]二、二氧化硅(SiO2)
[問]二氧化硅與二氧化碳都是第ⅣA族元素形成的最高價氧化物,它們的性質是否相同呢?請大家回憶我們初中學過的二氧化碳的性質,并從物理性質和化學性質兩方面回答。
[生]二氧化碳的物理性質是:常溫常壓下是無色無味的氣體,能溶于水,密度比空氣大。
化學性質是:本身不燃燒,一般情況下也不支持燃燒,能與水反應生成碳酸,能與堿反應,是酸性氧化物。
[師]大家回答得很流利。請問,有沒有固體的二氧化碳?
[生]有!固體的二氧化碳叫干冰。
[師]干冰可以用來人工降雨,為什么?
[生]因為干冰有易升華的性質。
[師]那么,二氧化碳所具有的物理性質二氧化硅是否具有呢?請大家看課本有關內(nèi)容,比較二氧化碳與二氧化硅的物理性質。
[板書](1)物理性質
[學生看書后回答]二氧化硅與二氧化碳的物理性質差別很大,它是一種堅硬難熔的固體,不溶于水。
[板書]堅硬難溶的固體,不溶于水。
[過渡]二氧化硅的化學性質與二氧化碳相比,是不是也有這么大的差異呢?請大家閱讀課本有關內(nèi)容,并填寫下表。
[板書](2)化學性質
[投影展示]SiO2與CO2化學性質的比較
物質二氧化硅(SiO2)二氧化碳(CO2)
與水反應
與酸反應
與堿反應
與堿性氧化物反應
與碳反應
[找一個同學把答案填寫在膠片上,不足部分由教師和學生共同補充]
注:[上表答案]
不反應CO2+H2OH2CO3
SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O不反應
SiO2+2NaOH====Na2SiO3+H2OCO2+2NaOH====Na2CO3+H2O
CO2+NaOH====NaHCO3
SiO2+CaOCaSiO3
CO2+Na2O====Na2CO3
SiO2+2CSi+2CO↑
CO2+C====2CO
[師]從上表可以看出,二氧化硅能與堿反應生成相應的鹽和水,是一種酸性氧化物,它不能溶于水得到相應的酸——硅酸。
酸性氧化物一般不與酸發(fā)生化學反應,而二氧化硅卻能與氫氟酸發(fā)生反應,這也是工業(yè)上用氫氟酸雕刻玻璃的反應原理。以上兩點,屬二氧化硅的特性。
由此,我們可總結出二氧化硅的主要化學性質為:
[講解并板書]不溶于水的酸性氧化物,能與氫氟酸反應。
[問題探究]為什么實驗室中盛放堿液的試劑瓶用橡皮塞而不用玻璃塞。
[生]因為玻璃中含有SiO2,SiO2是酸性氧化物,能和堿起反應,容易使玻璃瓶塞和瓶頸粘在一起而不能打開。
[師]很正確。
[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。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。請大家看課本有關內(nèi)容,了解它們的用途。并總結出來。
[板書](3)用途
[學生看書后回答]二氧化硅可用來做光導纖維;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、光學儀器、工藝品、眼鏡片等,含有有色雜質的石英,還可用于制造精密儀器軸承,耐磨器皿和裝飾品等。
[師]大家回答得很全面。
[師]確實,二氧化硅在日常生活、生產(chǎn)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,請大家閱讀課本P148“二氧化硅粉塵的危害”的內(nèi)容。
[學生閱讀后]
[師]希望大家努力學習,并能在將來發(fā)明和創(chuàng)造一些新的技術,新的設備以控制空氣中粉塵的含量,從而為人類的健康和生存環(huán)境做出貢獻。
[過渡]剛才我們提到二氧化硅不能溶于水得到相應的酸——硅酸。那么,硅酸是怎樣的一種酸?它怎樣制得呢?下面我們就來學習這個問題。
[板書]三、硅酸(H2SiO3)
[師]從上一節(jié)我們比較同主族元素的性質知道,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。
[板書]不溶于水,酸性比碳酸弱。
[師]硅酸可通過可溶性硅酸鹽與酸反應得到,如:
[講解并板書]Na2SiO3+2HCl+H2O====H4SiO4↓+2NaCl
Na2SiO3+CO2+2H2O====H4SiO4↓+Na2CO3
[講解]生成的H4SiO4叫原硅酸,是一種白色膠狀物質,不溶于水,在干燥的空氣中易失水變成硅酸。硅酸在加熱條件下會進一步失水得到二氧化硅。
[板書]H4SiO4====H2SiO3+H2OH2SiO3SiO2+H2O
[過渡]剛才我們提到的硅酸鈉,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%。
[板書]四、硅酸鹽
[師]請大家看以下實驗。
[演示實驗]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。
[問]兩根布條燃燒的情況一樣嗎?現(xiàn)象有何不同?
[生]不一樣。一根很容易燃燒,一根不燃。
[師]是什么原因造成了這樣的差別呢?答案在這里!
[板書]硅酸鈉(Na2SiO3)
[講解]不燃的布條是由于我預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。
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。書寫時,應把金屬元素的氧化物寫在前面,若有多種金屬元素,按活潑性依次減弱的順序寫出其氧化物,然后寫SiO2,最后寫H2O,且各氧化物之間要用“”隔開。如:
[板書并講解]Na2SiO3Na2OSiO2
Al2(Si2O5)(OH)4Al2O32SiO22H2O
[師]粘土的主要成分也是硅酸鹽,是制造陶瓷器的主要原料。
[投影練習]閱讀下文,完成1~3題。
硅晶體結構類似于金剛石,低溫下單質硅不活潑,與空氣、H2O、酸均無作用,但可與強堿和強氧化劑在適當溫度下作用,如硅能與鹵素在加熱或高溫下生成四鹵化硅,高價態(tài)硅的化合物可在高溫下被碳、鎂、氫等還原劑還原成單質硅;工業(yè)上也可用硅石與焦炭在高溫下制金剛砂(SiC),某高純硅煉制廠利用食鹽、石英、水、焦炭為原料制取用作半導體材料的高純硅。
1.假設根據(jù)每步反應建立一個生產(chǎn)車間,該高純硅廠家需要幾個車間
A.3個B.4個
C.5個D.6個
2.生產(chǎn)原理中沒有涉及到的反應是
A.置換反應B.復分解反應
C.化合反應D.電解反應
3.該廠家不采用石英與焦炭直接制高純硅的主要原因是
A.產(chǎn)量太低B.產(chǎn)品中含SiC
C.產(chǎn)品中含有過量的硅石和焦炭D.耗能太大
答案:1.C2.B3.B
4.Al2O32SiO22H2O是
A.混合物B.硅酸鹽
C.兩種氧化物的水化物D.鋁酸鹽
解析:硅酸鹽的種類繁多,結構復雜,人們通常用金屬氧化物和二氧化硅的形式來表示組成,如Na2SiO3改寫成Na2OSiO2。解此類題時,先把題目所給氧化物反寫過來則為Al2(Si2O5)(OH)4,為高嶺石,即為硅酸鹽,不是混合物,也不是兩種氧化物的水化物,更不是鋁酸鹽。
答案:B
●板書設計
第三節(jié)硅和二氧化硅
一、硅(Si)
以化合態(tài)存在于自然界;有兩種同素異形體。
(1)物理性質:熔沸點高、硬度大、半導體。
(2)化學性質
常溫下性質穩(wěn)定
Si+O2SiO2
(3)硅的用途
(4)硅的制法
SiO2+2CSi+2CO↑(工業(yè)制法)
二、二氧化硅(SiO2)
(1)物理性質:堅硬難溶的固體,不溶于水。
(2)化學性質:不溶于水的酸性氧化物,能與氫氟酸反應。
(3)用途
三、硅酸(H2SiO3)
不溶于水,酸性比碳酸弱
Na2SiO3+2HCl+H2O====H4SiO4↓+2NaClNa2SiO3+CO2+2H2O====H4SiO4↓+Na2CO3
H4SiO4====H2SiO3+H2OH2SiO3SiO2+H2O
四、硅酸鹽
硅酸鈉(Na2SiO3)Na2OSiO2Al2(Si2O5)(OH)4Al2O32SiO22H2O
●教學說明
本節(jié)課采用了學生自學、教師引導歸納,并同已學知識相比較的教學方法,目的是為了讓學生更多地參與教學,并在學習的過程中培養(yǎng)學生對知識的歸納、總結和探究的能力。由于在初中已學過有關碳及其化合物的知識,采用對比的學習方法,可以使學生溫故而知新。
學生在了解SiO2的用途時,教師同時引導他們了解SiO2粉塵的危害。這可以培養(yǎng)學生在以后的實踐中能辯證地看問題。
本課時增加了一個有關水玻璃的實驗。一是引起學生學習的興趣;再就是學生會印象深刻;更重要的是消除學生對陳述性知識的乏味感,也希望能對后面硅酸鹽工業(yè)的介紹,做一個很好的引子。
另外,如果授課時間允許,最好能專用一個課時來學習和整理碳及其化合物的有關知識,以使碳族元素的知識更加豐富和條理化。
[注]碳及其化合物的有關知識可參考備課資料的知識補充部分。
二氧化硅與信息材料
作為優(yōu)秀的教學工作者,在教學時能夠胸有成竹,教師要準備好教案,這是老師職責的一部分。教案可以讓學生更好地進入課堂環(huán)境中來,使教師有一個簡單易懂的教學思路。那么如何寫好我們的教案呢?下面是小編精心為您整理的“二氧化硅與信息材料”,相信您能找到對自己有用的內(nèi)容。
專題3:第三單元含硅礦物與信息材料
——二氧化硅與信息材料
【學海導航】
1、知道二氧化硅的物理性質和化學性質。了解二氧化硅制品在高科技信息產(chǎn)業(yè)中的應用。
2、認識單晶硅的使用給人類文明進程所帶來的重大影響。
【主干知識】
一、二氧化硅(SiO2)
1、存在: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。
天然二氧化硅的礦物有:硅石、水晶、石英、瑪瑙、石英砂等。
2、物理性質:①狀態(tài):;②熔、沸: ;③硬度:?。虎芩苄?。
3、化學性質:
(1)結構:二氧化硅晶體與金剛石結構相似,具有高硬度、高熔沸點特征。
(2)具有酸性氧化物的通性;
①二氧化硅與氧化鈣(高溫):SiO2+CaO——
②二氧化硅與氫氧化鈉溶液:SiO2+NaOH——
〖思考〗實驗室盛放堿液的試劑瓶常用塞,不用塞,就是為了防止玻璃受堿液腐蝕生成Na2SiO3而使瓶口和塞子粘在一起。
寫出反應的離子方程式:。
③二氧化硅與碳酸鈉(高溫):SiO2+Na2CO3——
(3)不跟酸(除外)反應:SiO2+HF——(雕刻玻璃、腐蝕玻璃)
(4)與C反應(高溫):①SiO2+C——②SiO2+C——
4、用途:即為硅石、水晶、石英、瑪瑙、石英砂等的用途。
用于制造光導纖維、石英玻璃、電子光學儀器、精密儀器軸承、耐磨器皿等。
二、硅
1、物理性質:晶體硅是色、有金屬光澤、硬而脆的固體,熔點和沸點都很,硬度也很大(因為它的結構類似于金剛石),是良好的材料,廣泛應用于電子的各個領域。
2、化學性質:很穩(wěn)定
(1)常溫下不與O2、Cl2、H2、濃H2SO4、濃HNO3等反應。
(2)加熱或高溫時有強還原性:
Si+O2――
Si+C――
Si+Cl2――
(3)常溫下能與氟氣(F2)、氫氟酸(HF)反應:
Si十F2――
Si十HF――
3、硅的制備
工業(yè)上用炭自在高溫下還原二氧化硅的方法,制得含有少量雜質的粗硅。將粗硅在高溫下跟
氯氣氣反應生成四氯化硅,四氯化硅經(jīng)提純后,再用氫氣還原,就可以得到高純度的硅。
工業(yè)制法:二氧化硅-→粗硅-→四氯化硅-→精硅(寫出化學方程式)
(1)SiO2+C――(制粗硅)
(2)Si+Cl2――(分餾、提純)
(3)SiCl4+H2――+(制純硅)
【課堂練習1】地殼中含量第一和第二的兩元素形成的化合物,不具有的性質()
A、熔點很高B、能與水反應生成對應的酸
C、可與純堿反應D、與碳在高溫下反應可制取兩元素中的一種單質
【課堂練習2】將30gSiO2和足量的碳在高溫下發(fā)生反應SiO2+2C==Si+2CO↑,下列敘述中正確的是()
A.有0.5molSiO2參加反應B.反應中有12g碳被還原
C.反應中生成了2.24LCO(標準狀況)D.反應中有0.5×6.02×1023個電子發(fā)生轉移
【達標提高】
1下列物質中在一定條件下能與SiO2起反應的是()
①濃H2SO4;②H2O;③濃硝酸;④氫氟酸;⑤KOH溶液;⑥氧化鈣;⑦碳酸鈉
A、①②⑥B、②④C、④⑤⑥⑦D、③④⑤⑥
2下列各組物質間,不能發(fā)生反應的是()
A、二氧化硅與氧化鈣(高溫)B、二氧化硅與氫氧化鈉(常溫)
C、二氧化硅與碳(高溫)D、二氧化硅與濃硝酸(常溫)
3、關于硅的說法不正確的是()
A、晶體硅是非金屬元素,它的單質是灰黑色的有金屬光澤的固體
B、晶體硅的導電性介于金屬和絕緣體之間,是良好的半導體
C、硅的化學性質不活潑,常溫下不與任何物質反應
D、加熱到一定溫度時,硅能與碳、氧氣等非金屬反應
4、關于硅的說法中,不正確的是()
A、硅是地殼中含量較豐富的元素
B、在自然界里,硅存在于各種礦物質和巖石中的形式是硅酸
C、晶體硅的結構與金剛石相似,都具有較高的熔沸點
D、晶體硅是良好的半導體材料
5、工業(yè)上制造金剛砂(SiC)的化學方程式是SiO2+3C==SiC+2CO↑,在這個氧化還原反應中,氧化劑和還原劑的物質的量之比是()
A、1︰2B、2︰1C、1︰1D、3︰5
6、用光導纖維制造內(nèi)窺鏡,探視病人內(nèi)臟疾病,這是利用了光導纖維下列性能中的()
A.不發(fā)生廣輻射B.能傳輸大量信息,且不怕腐蝕
C.無論怎樣繞曲,都能很好的傳導光線D.熔點高,耐高溫
7、下列物質中,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
8、下列物質中,主要成分不是二氧化硅的是()
A.金剛砂B.瑪瑙 C.水晶D.石英
9、要除去SiO2中混有的少量CaO雜質,最適宜的試劑是()
A.純堿溶液 B.鹽酸 C.硫酸 D.苛性鈉溶液
10、15gSiO2和足量的C在高溫下發(fā)生反應:SiO2+3C==SiC+2CO↑。下列敘述正確的( )
A、氧化劑和還原劑的質量比為1:2 B、SiO2是還原劑
C、反應中有6gC被氧化D、反應中生成了28gCO
12345678910
11、有A、B、C、D、E五種都含硅元素的物質,它們能發(fā)生如下變化:(1)C受熱后失水生成D;(2)A溶液與鈣鹽溶液反應生成白色沉淀E;(3)D燒堿反應生成A和水;(4)B在空氣中燃燒生成D;(5)D在高溫下于碳酸鈣反應生成E和一種氣體;(6)A溶液與鹽酸反應可生成白色膠狀沉淀;(7)D在高溫下與碳反應生成單質B。試推測A、B、C、D、E各為何物?并寫出(1)-?。?)各個變化的化學方程式。
12、硅可與濃燒堿溶液反應,其化學方程式為:Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑
(1)將7克硅跟足量的濃燒堿溶液反應,在標準狀況下放出氫氣多少升?
(2)將上述反應得到的溶液跟足量的鹽酸反應,生成的沉淀經(jīng)高溫灼燒,可得到固體多少克?
高一化學教案:《二氧化硅和硅酸》教學設計
經(jīng)驗告訴我們,成功是留給有準備的人。作為高中教師就需要提前準備好適合自己的教案。教案可以讓學生能夠在教學期間跟著互動起來,使高中教師有一個簡單易懂的教學思路。那么怎么才能寫出優(yōu)秀的高中教案呢?小編為此仔細地整理了以下內(nèi)容《高一化學教案:《二氧化硅和硅酸》教學設計》,供大家借鑒和使用,希望大家分享!
高一化學教案:《二氧化硅和硅酸》教學設計
一、知識與技能
1. 了解硅在自然界中的含量、存在、用途。
2. 了解二氧化硅的物理性質,掌握二氧化硅的化學性質。
3. 了解硅酸的性質。
二、過程與方法
1. 自主學習,培養(yǎng)學生自學能力。
2. 活動探究,通過硅與碳、二氧化硅與二氧化碳的比較,培養(yǎng)學生的歸納能力、比較能力。
三、情感、態(tài)度與價值觀
1.培養(yǎng)學生學習元素化合物的正確方法:結構決定性質、性質決定用途。
2.通過對二氧化硅及其用途的學習使學生熱愛自然、熱愛化學。
四、教學重點
二氧化硅的用途、性質,硅酸的性質
五、教學難點
二氧化硅的性質、結構
六、教學過程:
問題:自然界中的巖石、沙子、土壤是由什么構成?
想一想:碳和硅在結構上有何相同點和不同點?
二氧化硫(二)
作為杰出的教學工作者,能夠保證教課的順利開展,作為教師就要精心準備好合適的教案。教案可以更好的幫助學生們打好基礎,幫助教師有計劃有步驟有質量的完成教學任務。怎么才能讓教案寫的更加全面呢?下面是小編幫大家編輯的《二氧化硫(二)》,歡迎閱讀,希望您能夠喜歡并分享!
教學重、難點:二氧化硫的化學性質。
教學過程:
資料引入:[投影1]
1、1872年,美國化學家Smith,首先提出了“酸雨”一詞,直到本世紀四十年代,酸雨問題才引起人們的廣泛關注。
2、1972年6月5日,具有歷史意義的人類環(huán)境會議在瑞典首都斯德哥爾摩召開,通過了著名的《人類環(huán)境宣言》,并確定每年6月5日為“世界環(huán)境日”。從1974年起,每年由聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署確定一個主題,開展“世界環(huán)境日”的活動,其中1983年的主題是防治酸雨。
3、1985年,幾場酸雨過后,我國四川奉節(jié)縣9萬畝華山松全部枯死,重慶南山2.7萬畝馬尾松死亡過半。
提出問題:酸雨的危害如此之大,造成酸雨的罪魁禍首是誰呢?——是二氧化硫,今天我們共同討論關于二氧化硫的問題。
教師板書:第二節(jié)二氧化硫
演示實驗:收集一試管二氧化硫氣體,將其倒置在水槽中,晃動試管。
學生活動:觀察SO2氣體的顏色、狀態(tài);聞氣體的氣味;分析SO2的水溶性。
教師引導:二氧化硫的其它物理性質如何?請同學結合已有知識,閱讀課本158頁第二段。
學生活動:略。
教師板書:
教師引導:二氧化硫溶于水后是否與水反應?
演示實驗:將充有水的試管倒立過來,向其中滴入幾滴紫色石蕊試液。
學生活動:觀察、分析實驗現(xiàn)象。書寫相應的化學方程式。
教師板書:化學性質
教師引導:看來,作為酸性氧化物來說,SO2可以與水作用,生成亞硫酸。但亞硫酸不穩(wěn)定,容易分解,請同學書寫有關化學方程式。
教師引導:我們把兩個化學方程式放在一起觀察,你發(fā)現(xiàn)什么?
學生活動:是可逆反應。符合條件:同時、同條件。
教師引導:看來化學方程式應寫為:SO2+H2OH2SO3(學生完成)作為酸性氧化物,除了和水反應,生成相應的酸外,還可以和哪類物質反應?
學生回答:堿。
教師引導:了解二氧化硫的這些性質后,請同學討論如何收集二氧化硫?
學生討論:側重易溶于水、比空氣重、有毒三個方面。
教師小結:向上排空氣法,用藍色石蕊試紙檢驗,同時配上NaOH溶液尾氣吸收。剛才我們討論的反應,化合價前后沒有發(fā)生變化,請同學標出SO2中硫元素的化合價,分析可能具有什么樣的性質?
教師板書:
教師引導:[錄像]二氧化硫和氧氣反應的實驗。請同學寫出反應的化學方程式。分析二氧化硫在此處作氧化劑還是還原劑?
學生活動:還原性2SO2+O2SO3
教師設問:如果2molSO2與1molO2在上述條件下充分反應,能否得到2molSO3?
教師過渡:生成的SO3為無色固體,和SO2在性質上有明顯不同,但它們都是酸性氧化物,都能溶與水生成相應的酸。SO2作為氧化劑,又能發(fā)生什么樣的反應?請同學推測SO2和H2S反應的生成物,嘗試寫出反應的化學方程式,并分析電子得失狀況。
教師引導:我們剛剛講過的O3,還有HClO、Na2O2等都是強氧化劑,具有漂白性;SO2氧化性較弱,能漂白嗎?
演示實驗:[實驗6-2]
教師引導:能漂白,但不持久(而O3、HClO、Na2O2的漂白具有永久性)看來它們的作用原理不同。SO2不是氧化性漂白,僅僅是SO2與有色物質結合生成不穩(wěn)定的無色物質,同時又容易分解,恢復原來有色物質的顏色。
教師板書:漂白性
教師引導:SO2在日常生活中有一定用處,但它的危害性也非同小可(出示云崗石窟明信片)。山西是產(chǎn)煤大省,空氣中SO2含量超標。請同學利用所學知識,討論如何回收SO2,防止大氣污染?(先閱讀160頁有關內(nèi)容,再進行討論)
教師結課:望大家在未來的環(huán)保工作中大顯身手。
布置作業(yè):161頁一題、二題、三題。
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