2022年人教版高中化學(xué)必修一 4-1-1 二氧化硅和硅酸 教案

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1、2022年人教版高中化學(xué)必修一 4-1-1 二氧化硅和硅酸 教案 教學(xué)目標(biāo) 知識(shí)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(zhì)，掌握二氧化硅的化學(xué)性質(zhì) 3、認(rèn)識(shí)硅酸的制備原理，使學(xué)生初步掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作、基本技能。 過(guò)程與方法 1、學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用對(duì)比的方法來(lái)認(rèn)識(shí)物質(zhì)的共性和個(gè)性，擁有對(duì)新舊知識(shí)進(jìn)行歸納比較能力。 2、通過(guò)硅酸的制備，具有實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思維方式。 情感態(tài)度價(jià)值觀 1、學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)元素化合物的正確方法：結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)決定用途。 2、學(xué)生了解硅和硅酸在日常生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用，感受化學(xué)的實(shí)用性，增強(qiáng)學(xué)習(xí) 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)

2、 重點(diǎn)：二氧化硅和硅酸的主要性質(zhì) 難點(diǎn)：二氧化硅的化學(xué)性質(zhì) 教學(xué)過(guò)程 環(huán)節(jié) 教師活動(dòng) 學(xué)生活動(dòng) 導(dǎo)入 這節(jié)課我們來(lái)上第四章，非金屬及其化合物。（講一下非金屬元素在元素周期表中的分布及其重要性）。 那么，在地殼中含量最多的元素是什么？第二個(gè)是什么？ 在初中我們已經(jīng)學(xué)過(guò)氧了，那么接下來(lái)我們來(lái)學(xué)硅——無(wú)機(jī)非金屬材料的主角。 【硅元素在自然界中的分布】（PPT展示圖片）硅在地殼中的含量為26.3％，僅次于氧。硅的化合物構(gòu)成了地殼中大部分的巖石、沙子和土壤,約占地殼質(zhì)量的90%以上。 【硅和碳的比較】我們?cè)賮?lái)看一下硅元素在元素周期表中的位置，在碳的下面，它們兩個(gè)是同族元素，那么最

3、外層電子是相同的，都有四個(gè)電子（PPT展示另個(gè)原子結(jié)構(gòu)示意圖），所以硅原子和碳一樣，既不易失去電子也不容易得到電子，主要形成四價(jià)的化合物。碳是構(gòu)成有機(jī)物的主要元素，而硅是構(gòu)成巖石與許多礦物的基本元素。 然而硅在自然界中的存在形式不同，碳在自然界中有穩(wěn)定的單質(zhì)存在，而硅是一種親氧元素，在自然界它總是與氧相互化合。我們周?chē)目諝舛加醒鯕獍鼑?，所以硅主要以氧化物二氧化硅以及硅酸鹽的形式存在。 下面我們就來(lái)看二氧化硅。 答：氧、硅 知識(shí)點(diǎn)1：二氧化硅 二氧化硅是硅最重要的化合物，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(jié)晶型和無(wú)定型。 【二氧化硅的存在形式】石英晶

4、體是結(jié)晶的二氧化硅，同學(xué)們都見(jiàn)過(guò)水晶吧？其實(shí)石英中無(wú)色透明的晶體就是通常所說(shuō)的水晶，而具有彩色環(huán)帶狀或?qū)訝畹姆Q(chēng)為瑪瑙。水晶和瑪瑙經(jīng)常拿來(lái)做什么??？對(duì)的，經(jīng)常用來(lái)做飾物。（PPT展示圖片） 而無(wú)定型硅有硅藻土等。（PPT展示圖片） 【二氧化硅的結(jié)構(gòu)】我們說(shuō)結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，那么二氧化硅有什么性質(zhì)呢？我們先來(lái)看一下它的結(jié)構(gòu)。 （PPT展示結(jié)構(gòu)）大家看一下它的結(jié)構(gòu)，一個(gè)硅和多少個(gè)氧相連？一個(gè)氧和多少個(gè)硅相連？實(shí)際上，二氧化硅晶體是由硅 和氧按1:2的比例縮組成的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。獨(dú)立一個(gè)單元結(jié)構(gòu)出來(lái)就是一個(gè)硅和四個(gè)氧相連，硅在中心，四個(gè)氧4個(gè)在頂角，形成了四面體結(jié)構(gòu)。但是你們要注意二氧化硅晶體是

5、立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，只是用SiO2來(lái)表示二氧化硅的組成。 【二氧化硅的物理性質(zhì)】我們回憶一下，初中我們學(xué)的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的物質(zhì)還有那些？對(duì)的，金剛石也是立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，那么它的硬度怎么樣？熔沸點(diǎn)怎么樣？是的，二氧化硅也是相似的，我們來(lái)看一下二氧化硅的物理性質(zhì)（PPT列表，了解二氧化硅的物理性質(zhì)），同學(xué)們把它寫(xiě)到課本76頁(yè)上面那里思考與交流的物理性質(zhì)那里。 【板書(shū)】1、二氧化硅 物理性質(zhì)：熔點(diǎn)高，硬度大，不溶于水 【二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)】二氧化硅是酸性氧化物，同學(xué)們還記得什么是酸性氧化物嗎？酸性氧化物那有什么共性呢？ 二氧化硅具有酸性氧化物的通性： ① 能和堿反應(yīng)生成鹽和水

6、 SiO2 ＋ 2NaOH = Na2SiO3 ＋H2O ② 能和堿性氧化物反應(yīng) SiO2＋CaO = =CaSiO3 【思考1】下面請(qǐng)同學(xué)們思考：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? 是因?yàn)閴A液會(huì)跟玻璃塞中的SiO2反應(yīng)，生成的硅酸鹽會(huì)把試劑瓶和玻璃塞粘連在一起，所以不能用玻璃塞。 【思考2】　玻璃光滑堅(jiān)硬，用什么刀子能雕刻出這些花紋圖案和刻度呢？當(dāng)然用普通刀子是不能完成這一工藝的。說(shuō)來(lái)有趣，找到能夠在玻璃上自如地雕刻的特殊“刀子”，還是從發(fā)現(xiàn)一種會(huì)“啃”玻璃的化學(xué)物質(zhì)開(kāi)始的。同學(xué)們猜一下這種化學(xué)物質(zhì)什么？ 氫氟酸是酸性氧化物，是不是只能和堿反應(yīng)而不能和酸反應(yīng)呢

7、？二氧化硅雖然是酸性氧化物，但是能和氫氟酸反應(yīng)，記住氫氟酸是唯一可以與之發(fā)生反應(yīng)的酸： SiO2+4HF=SiF4 ↑ +2H2O （PPT展示）玻璃中含有二氧化硅，要雕刻玻璃的花紋圖案時(shí)，先在玻璃上鋪上一層蠟，在石蠟上雕刻出花紋，在挖空的那部分加入氫氟酸，等反應(yīng)后洗掉酸和石蠟，玻璃的雕花就完成了?，F(xiàn)在同學(xué)們知道為什么實(shí)驗(yàn)室的氫氟酸不用玻璃瓶盛放的原因了嗎？對(duì)的，所以實(shí)驗(yàn)室的氫氟酸都是用塑料瓶來(lái)盛放。 【二氧化硅的用途】（PPT圖片展示）我們學(xué)習(xí)了二氧化硅的物理性質(zhì)及它的化學(xué)性質(zhì)，下面我們來(lái)看一下它的用途。同學(xué)們看到課本75頁(yè)，二氧化硅可以用來(lái)做什么？用作建筑材料，飾物，石英坩堝，光導(dǎo)纖

8、維等。 答：知道 答：用作手鏈，項(xiàng)鏈 答：四個(gè)、兩個(gè) 答：金剛石 答：硬度大，熔點(diǎn)高 思考并回答 思考并回答 思考 看課本并回答：氫氟酸 不是 答：氫氟酸會(huì)腐蝕玻璃 看課本回答 知識(shí)點(diǎn)2：硅酸 【導(dǎo)入】我們知道，二氧化碳溶于水生成碳酸，那么我們要得到硅酸時(shí)能不能把二氧化硅溶于水形成呢？ 對(duì)的，二氧化硅是不溶于水的，那我們?cè)趺床拍艿玫焦杷崮?？【?shí)驗(yàn)演示】同學(xué)們看到課本的實(shí)驗(yàn)4-1，快速瀏覽一下。下面我們來(lái)做一下這個(gè)實(shí)驗(yàn)。注意觀察現(xiàn)象。

9、 下面請(qǐng)同學(xué)們描述剛才的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，（PPT展示表格） 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：溶液呈紅色,加入鹽酸后紅色變淺并接近消失時(shí),有白色膠狀物質(zhì)生成。 初步結(jié)論：Na2SiO3水溶液呈堿性，硅酸不溶于水 注意：硅酸是通過(guò)可溶性硅酸鹽與其它酸反應(yīng)制得的。 同學(xué)們把這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論填到77頁(yè)最上面的那個(gè)表上去。 【硅酸的化學(xué)性質(zhì)】硅酸不穩(wěn)定，受熱易分解： H2SiO3 == SiO2 + H2O（加熱） 另外硅酸與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)： 2NaOH+H2SiO3 == Na2SiO3+ 2H2O 同學(xué)們把這兩個(gè)方程式補(bǔ)充到課本上。 剛才的實(shí)驗(yàn)反應(yīng)生成的硅酸逐漸聚合而形成膠體溶液——硅酸溶膠，當(dāng)濃度比

10、較大時(shí)，形成軟而透明的、膠體狀的硅酸凝膠，經(jīng)干燥脫水后得到多孔的硅酸干凝膠，成為硅膠。硅膠多孔，吸附水分的能力很強(qiáng)，常用作實(shí)驗(yàn)室和袋裝食品的干燥劑。 （PPT展示圖片）變色硅膠就是常用的一種干燥劑，大家看，它還是干燥的硅膠時(shí)是藍(lán)色的，當(dāng)吸水后就變成近乎透明的了，我們就能以此來(lái)判斷環(huán)境的水分含量以及及時(shí)更換干燥劑。 答：不能，因?yàn)槎趸璨蝗苡谒? 觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 課堂小結(jié) 1、 二氧化硅的物理性質(zhì)及化學(xué)性質(zhì)。 2、 硅酸的制備，物理性質(zhì)及化學(xué)性質(zhì)。 板書(shū)設(shè)計(jì) 第一節(jié) 無(wú)機(jī)非金屬的主角－硅 1、二氧化硅（SiO2） （1）物理性質(zhì)：熔點(diǎn)高，硬度大，不溶于水 （2）化學(xué)性質(zhì)： ①酸性氧化物共性：SiO2 ＋ 2NaOH = Na2SiO3 ＋H2O SiO2＋CaO = =CaSiO3 ②特性：與氫氟酸反應(yīng)：SiO2+4HF=SiF4 ↑ +2H2O 2、硅酸 （1）主要性質(zhì)：白色，不溶于水，弱酸性 （2）制備：Na2SiO3+2HCl=H2SiO3(膠體)+2NaCl