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非金屬及其化合物

[日期:2015/5/15 15:13:00] 閱讀:4428

(主備人廖宇鋒)

課程標準:

通過實驗了解氯、氮、硫、硅等非金屬及其重要化合物的主要性質,認識其在生產中的應用和對生態環境的影響。

 

第一節 無機非金屬材料的主角——

(第一課時)

教學目標

1.使學生了解硅的兩種重要化合物——二氧化硅及硅酸的主要性質;

2.引導學生對比學習硅的化合物(二氧化硅及硅酸)與碳的化合物(二氧化碳及碳酸),培養學生聯系、對比、歸納總結的學習方法;

3.使學生了解二氧化硅和硅酸在日常生活、生產中的應用,感受化學的實用性,增強學習化學的興趣。

教學重點、難點

重點:二氧化硅的性質

難點:硅酸的性質

 

教學環節

         

           

新課導入

從電腦的芯片、光導纖維、水泥、玻璃和瓷磚等日常生活中的實例引入硅及其化合物。

曉樂:用PPT圖片展現,更能吸引學生的眼球。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

自學討

指導學生閱讀,并給出知識整理表格及思考題。

 

周期表中的位置        

原子結構

示意圖     

在自然界

中的存在

 

 

 

  

 

 

兆桂:課前印制相應導學案,學生課前自主完成,課堂花幾分鐘檢測。

閱讀教材P62第1、2、3自然段及資料卡片內容,填表完成知識整理,然后思考討論:碳和硅在自然界中的存在形式不同的原因是什么?

歸納整

檢查小結

1)兩元素的共性:在化學反應中其原子既不易失電子也不易得電子,主要形成共價(四價)化合物。

2)存在差異:硅是一種親氧元素,在自然界中它總是與氧相互化合的,而碳卻沒有此特點。

承上啟 下

二氧化碳具有哪些重要的性質呢?

物理性質:CO2是一種      體,

   溶于水,固態CO2俗稱      

化學性質:

CO2 + H2O ―

CO2 + NaOH ―

CO2 + CaO ―

思考交 流

提示:

二氧化硅也是一種酸性氧化物

CO2的性質推測SiO2可能具有哪些重要的性質?

歸納整 理

檢查小結

SiO2是一種酸性氧化物,可能與水反應生成相應酸;與堿反應生成鹽和水;與堿性氧化物反應生成鹽。

自學討 論

指導學生閱讀教材有關內容,并給出問題

閱讀教材P63及P64有關內容,思考并討論:SiO2實際具有的性質與上述推導一致嗎?有沒有不同的表現?請舉例說明

歸納整

檢查小結

與上述推斷不完全相同。不同表現是:SiO2是一種難熔固體,不溶于水。正是因為SiO2不溶于水,所以不能直接與水反應生成硅酸,但常溫下除能與氫氧化鈉溶液反應外,還能與氫氟酸反應生成SiF4氣體和水。

完成下列反應的化學方程式,并指明反應的類型:

SiO2 + NaOH —

SiO2 + CaO —

SiO2 + HF —

自學討

指導學生閱讀教材有關內容,使其了解二氧化硅的結構和用途。

1)閱讀教材P63:科學視野內容,認識SiO2的結構

2)觀察教材P63~P64上的圖4—3、圖4—4和圖4—5,了解SiO2用途,并了解用途與性質間的關系。

歸納整

1)SiO2晶體是由Si和O按1:2的比例所組成的立體網狀結構,基本單元是[SiO4]的正四面體結構。

2)SiO2性質主要表現在:它是一堅硬、難熔的固體,不溶于水,化學性質非常穩定。

SiO2的這些性質是由其立體網狀結構決定的。

應用與實踐

 

1)實驗室盛裝NaOH溶液的試劑瓶為什么要用橡皮塞而不用玻璃塞?

2)有人認為SiO2既能和堿反應又能和酸反應,所以應認為它是一種兩性氧化物。你同意這種看法嗎?

歸納整

檢查小結

1)因為SiO2易與強堿溶液反應,生成硅酸鈉使試劑瓶受腐蝕,同時生成的硅酸鈉溶液是一種礦物膠,具有良好的粘結性,易使瓶塞粘在一起而難以開啟。

2)不同意這種看法。

知識梳

給出下列表格,比較性質異同

 

CO2

          SiO2

能否與水反應

 

 

能否與氧化鈣反應

 

 

能否與氫氧化鈉溶液反應

 

 

能否與氫氟酸反應

 

 

能否與碳反應

 

參看課后習題4

思考交   

指導學生閱讀教材有關內容,給出問題

閱讀教材P64最后一自然段,思考討論下列問題:

1)硅酸與鹽酸比較,誰的酸性強?你是根據什么現象判斷出來的?

2)硅酸與碳酸比較又會怎樣呢?

實驗探

提示:

酸與鹽反應規律之一是較強的酸能制出更弱的酸。

完成實驗4—1,并填寫教材P65相關表格。

補充實驗:往一定量的飽和硅酸鈉溶液中通入足量的CO2,觀察現象。該現象說明了什么?

曾新榮:秉承新課標思想,實驗讓學生動手,最好課前準備小組實驗

歸納整

檢查小結

硅酸的酸性比鹽酸和碳酸的酸性都弱。這是根據往硅酸鈉溶液中滴加鹽酸或通入足量的CO2后,產生不溶于水的硅酸判斷出來的。

應用與實踐

 

                                          

寫出以SiO2為原料制備硅酸的化學方程式

自學釋

 

 

結合實驗4—1,閱讀教材P64最后一自然段,歸納總結硅膠的制備方法及其重要應用。   

歸納整

制備方法:

 

        加適量鹽酸或通入足量CO2              干燥脫水

硅酸鈉溶液                            硅酸溶膠                 硅膠

用途:常用作干燥劑、催化劑的載體。

板書設計

一、二氧化硅和硅酸

   1、二氧化硅               2、硅酸

   (1)用途                   (1)制備

2)物理性質               (2)性質

     化學性質            (3)用途

蘇紅:元素及其化合物知識點多而且細,學生需要多練習,所以精選以下習題。

鞏固練習

1、宣傳科學知識,介紹高新科技,揭露偽科學,是科學工作者的義務,下列說法屬于偽科學的是(  )。

A.以二氧化硅為主要原料制造光導纖維            B.碳爐邊放盆水,可防止煤氣中毒

C.在墻壁剛粉刷過石灰漿的室內生一炭火盆,墻壁會冒汗     D.用干冰進行人工降雨

2、下列說法正確的是( 

A.SiO2能和水發生化合反應生成硅酸        B.SiO2是酸性氧化物,它不溶于任何酸

C.SiO2的俗名叫水玻璃,不溶于水          D.SiO2又叫水晶,能溶于NaOH溶液中

3、鹽酸、濃硫酸、氧氣、氫氟酸、氫氧化鉀溶液中,能與地殼中含量第一和第二的兩元素形成的化合物起化學反應的是( 

A.        B.         C.        D.

4、將過量的二氧化碳通入下列溶液中,最終會出現渾濁的是( 

A.氯化鈣溶液    B.澄清的石灰水     C.水玻璃     D.硝酸鋇溶液

5、熔融燒堿應選用的器皿是( 

A.鐵制坩堝       B.普通玻璃坩堝     C.石英坩堝    D.陶瓷坩堝

6、下列關于碳和硅的敘述中,不正確的是( 

A.+4價氧化物都與氫氧化鈉溶液反應    B.單質在加熱時都能與氧氣反應

C.氧化物都能溶于水生成相應的酸        D.碳和硅兩種元素都有能導電的單質

7、下列試劑可用帶玻璃塞的玻璃瓶保存的是( 

A.硅酸鈉溶液     B.鹽酸      C.氫氟酸       D.氫氧化鈉溶液

8、和空氣接觸可發生非氧化還原反應的物質組合是( 

  Na   Na2SiO3溶液   Na2O2  燒堿溶液   石灰水  Fe(OH)2

A.      B.        C.     D.

9、已知由石墨轉化為金剛石需要吸收熱量,下列說法中正確的是( )

A.石墨比金剛石穩定          B.金剛石比石墨穩定   

C.石墨和金剛石一樣穩定      D.以上結論都不正確

10、某無色混合氣體可能含有CO2H2COH2O(氣)中的一種或幾種,依次進行以下處理(假設每次處理均反應完全):通過盛有硅膠的干燥管時,氣體體積不變;通過熾熱的氧化銅時,固體變為紅色;通過白色CuSO4粉末時,粉末變藍色;通過澄清石灰水時,溶液變渾濁。則原混合氣體的成分不可能是

A  H2CO    B  CO2H2CO    C  H2OCO2    D  H2CO2

11、按由多到少的順序,在地殼中的含量列前四位的元素依次是           

碳、硅均位于元素周期表的       族,其原子結構示意圖分別是                

碳是構成      的主要元素,硅主要以熔點很高的              的形式存在,是構成巖石與許多礦物的基本元素。

12、由同一種元素組成的不同單質,稱為該元素的同素異形體。在各種碳的同素異形體中,鉛筆芯的主要成分是      ,它是一種深灰色、有金屬光澤且不透明的片狀固體,質軟,具有潤滑性,它能夠     ,常用作電極。鉆石的成分是       ,是無色透明的晶體,硬度    。由60個碳原子組成、形似足球的

     (寫分子式)也是碳的同素異形體。

13、下表中括號內的物質是雜質,試將除雜試劑和分離方法填入表中:

混合物

SiO2(CaCO3

SiO2 (Fe2O3)

SiO2 (NaCl)

SiO2

(Si)

Si

(Al)

NaHCO3

(Na2SiO3)

除雜試劑

 

 

 

 

 

 

分離方法

 

 

 

 

 

 

14、檢驗石灰中含有碳酸鈣和二氧化硅的方法是:取少許試樣,加入過量的       ,有     產生,說明石灰中含有        。充分振蕩后過濾,有濾渣存在說明含有      

 

備課參考

1.參考答案  

鞏固練習答案:1 B  2 D  3 B  4 C  5 A  6 C  7B  8B  9A  10C 

11  OSiAlFeIVA、原子結構示意圖略、有機化合物、氧化物、硅酸鹽

12 石墨、導電、碳元素、很大、C60

131)鹽酸、過濾(2)鹽酸、過濾(3)水、過濾(4O2、加熱(5)鹽酸、過濾

6)足量CO2/H2O、過濾

14 稀鹽酸、無色氣體、碳酸鈣、二氧化硅

2.資料運用

1)教材《化學》必修I,人民教育出版社,[2004]

2)《教師教學用書》化學必修I

3)《中學第二教材》高中化學必修I,北京教育出版社,主編  薛金星

4)高中課程《新學案》,主編  劉成坤

 

 

 

硅在高新技術中的應用(收集整理者宋愛英)

 

單晶硅作為半導體器件的核心材料,大大地促進了信息技術的革命。自20世紀中葉以來,單晶硅隨著半導體工業的需要而迅速了展。到1996年全球半導體產業銷售額達到1410億美元,而其中單晶硅材料的銷售達到74億美元。中國消耗的大部分集成電路及其硅片主要依賴進口。但我國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,標志著我國單晶硅生產進入了新的發展時期。

信息材料技術是新材料技術的重要組成部分,也是信息技術尤其是電子信息技術發展的基礎。從目前情況來看,硅半導體仍然是集成電路的主要材料。據估計在21世紀內,硅仍然會占半導致體材料的95%以上。

微電子與生物技術緊密結合的以DNA芯片等為代表的生物工程是21世紀微電子領域的另一個熱點和新的經濟增長點。采用微電子加工技術,可以在指甲蓋大小的硅片上制作出含有多達10~20萬種DNA基因片段的芯片.利用這種芯片可以在短時間內檢測或發現遺傳基因的變化等情況。這無疑對遺傳學研究、疾病診斷與治療、轉基因工程等具有極其重要的作用。

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