2019-2020年高考化學(xué) 第一節(jié) 無(wú)機(jī)非金屬材料的主角—硅 第2課時(shí)教案.doc

2019-2020年高考化學(xué) 第一節(jié) 無(wú)機(jī)非金屬材料的主角硅 第2課時(shí)教案三維目標(biāo)知識(shí)與技能1.了解硅酸鹽的重要用途及組成。2.了解硅的重要用途，了解硅單質(zhì)的物理性質(zhì)。3.掌握Na2SiO3的化學(xué)性質(zhì)。過(guò)程與方法 通過(guò)自主學(xué)習(xí)、探究，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。在教師的指導(dǎo)下，通過(guò)上網(wǎng)查閱資料培養(yǎng)獨(dú)立查閱資料的能力。 情感、態(tài)度與價(jià)值觀 學(xué)習(xí)有關(guān)“陶瓷”的知識(shí)，了解中華民族的傳統(tǒng)文化，培養(yǎng)學(xué)生愛(ài)國(guó)主義情感。通過(guò)硅及其化合物重要用途的學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。教學(xué)重點(diǎn) 硅酸鹽的性質(zhì)及重要用途、硅的用途教學(xué)難點(diǎn) 硅晶體結(jié)構(gòu)，硅酸鹽的組成教具準(zhǔn)備 多媒體課件、實(shí)物投影儀、燒杯、膠頭滴管、酒精燈、火柴、鑷子、蒸餾水、Na2SiO3溶液、手機(jī)芯片、玻璃片、石棉、水泥、砂紙、砂輪教學(xué)過(guò)程導(dǎo)入新課多媒體播放課件1.馳名世界的中國(guó)瓷器：景德鎮(zhèn)陶瓷2.舉世聞名的萬(wàn)里長(zhǎng)城3.世界奇跡三峽大壩4.世界大都市上海東方明珠、發(fā)展日新月異的浦東新區(qū)、深圳特區(qū)5.筆記本電腦，超大規(guī)模集成電路芯片推進(jìn)新課 師：剛才我們所觀看的幻燈片，從遠(yuǎn)古的陶瓷、秦磚漢瓦，到現(xiàn)代的摩天大樓，迅速發(fā)展的信息產(chǎn)業(yè)，無(wú)一不與硅酸鹽、硅及其化合物有著密切的聯(lián)系。這一切的一切，無(wú)一不在影響、改變著我們的生活，這一切的一切也都充分展示了硅及硅酸鹽經(jīng)久不衰的魅力！體現(xiàn)了它們重要的用途！ 師：硅酸鹽是由硅、氧和金屬元素組成的化合物的總稱(chēng)，在自然界分布極為廣泛。 師：展示Na2SiO3、玻璃片、水泥、石棉，取一小團(tuán)石棉、少量水泥于小燒杯中，加入少量的水，攪拌，觀察現(xiàn)象。 取少量水泥，加入稀鹽酸，觀察。 取一玻璃碎片，在酒精燈上灼燒，觀察變化。 生：由上述實(shí)驗(yàn)及我們的生活常識(shí)可以知道：硅酸鹽結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，一般不溶于水，性質(zhì)也很穩(wěn)定。做實(shí)驗(yàn)42取兩片濾紙，分別用蒸餾水和飽和Na2SiO3溶液潤(rùn)濕，之后，同時(shí)分別用鑷子夾住放在酒精燈的外焰上點(diǎn)燃，觀察現(xiàn)象。干濾紙用蒸餾水潤(rùn)濕用Na2SiO3溶液潤(rùn)濕現(xiàn)象結(jié)論 師：請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合課本及上述實(shí)驗(yàn)，對(duì)Na2SiO3的性質(zhì)及用途加以總結(jié)。 生：（1）Na2SiO3是一種鈉鹽，易溶于水。（2）Na2SiO3具有一定的黏性，可作黏合劑。 （3）Na2SiO3可作防火劑。（4）Na2SiO3俗名水玻璃。（5）Na2SiO3可作肥皂的填充劑。 師：展示實(shí)驗(yàn)盛放NaOH、Na2SiO3、稀鹽酸、稀H2SO4的試劑瓶，請(qǐng)同學(xué)們比較其瓶塞的不同。 生：不同之處是：NaOH、Na2SiO3溶液的試劑瓶塞是橡皮塞；而HCl、H2SO4溶液的瓶塞為玻璃塞。知識(shí)拓展 師：NaOH、Na2CO3溶液瓶塞相同,都是橡皮塞而不是玻璃塞。你能推測(cè)可能是什么原因造成的嗎？請(qǐng)討論。 生：Na2CO3溶液可能也和玻璃反應(yīng)；Na2CO3溶液某方面性質(zhì)可能與NaOH溶液相似，能與玻璃中的某些成分反應(yīng)；Na2CO3溶液可能也與NaOH相似，顯很強(qiáng)的堿性，也能與玻璃中的SiO2反應(yīng)；NaOH能與玻璃中的SiO2反應(yīng)，生成具有一定黏性的Na2SiO3溶液，使瓶塞易被粘住，不易打開(kāi)。師（總結(jié)）：同學(xué)們剛才分析得很好，也很有道理！現(xiàn)在我們共同來(lái)分析一下NaOH、 Na2CO3的組成。它們都是離子化合物，且所含的金屬陽(yáng)離子都相同，因此，不同的性質(zhì)應(yīng)該由不同的陰離子所引起，即的某些方面的性質(zhì)可能與OH-的某些方面性質(zhì)相似。而以后的進(jìn)一步學(xué)習(xí)會(huì)使我們明白這個(gè)道理：正是由于在水溶液中產(chǎn)生了大量的OH，使Na2CO3溶液也具有較強(qiáng)的堿性，能和玻璃中的SiO2反應(yīng)，生成具有一定黏性的Na2SiO3溶液，易把瓶塞粘住，而不易打開(kāi)。同理，大家可以進(jìn)一步分析、探究：盛K2CO3溶液的試劑瓶塞用的是橡皮塞還是玻璃塞？生（齊答）：應(yīng)該是橡皮塞。 師：展示K2CO3溶液的試劑瓶真是橡皮塞！ 師：同學(xué)們從初中乃至從小學(xué)就開(kāi)始學(xué)習(xí)英語(yǔ)?！癈hina”一詞大家都知道它的漢語(yǔ)翻譯是“中國(guó)”，可是，同學(xué)們知道它的最根本的含義嗎？ 生：我知道！它的本意指的是“瓷器”。 師：對(duì)！中華民族是一個(gè)勤勞、善良、勇于創(chuàng)造的民族！中華民族有著五千年光輝、燦爛的文明！也只有五千年的文化底蘊(yùn)，才能孕育出中華民族的智慧，才能磨煉出一雙雙巧奪天工之手！才能為世人捧出一件件精美絕倫的陶瓷制品！多媒體播放1.陜西半坡出土的人面魚(yú)紋彩陶盆2.精美的清代花瓶 師：請(qǐng)同學(xué)們舉例說(shuō)明我們?nèi)粘Ｉ钪杏心男┪锲肥翘沾芍瞥傻?？各有什么?yōu)良的性能？ 生：碗、火鍋、衛(wèi)生潔具。電源開(kāi)關(guān)、貼墻壁的瓷磚。高壓線上掛的瓷環(huán)絕緣器。 師：同學(xué)們所舉的事例，都是傳統(tǒng)的硅酸鹽陶瓷，它們有很多優(yōu)良性能，為我們的生活、為人類(lèi)的科技進(jìn)步作出了很大的貢獻(xiàn)。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(chǔ)上進(jìn)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。 生：看書(shū)，教材P79：科學(xué)視野新型陶瓷。多媒體播放無(wú)機(jī)非金屬材料家庭中的重要一員新型陶瓷。知識(shí)拓展參考教材P79，另外，指導(dǎo)學(xué)生查閱資料補(bǔ)充。 師：硅酸鹽種類(lèi)繁多，結(jié)構(gòu)也很復(fù)雜，為了方便起見(jiàn)，也為了便于同學(xué)們理解，通常用氧化物的形式來(lái)表示硅酸鹽的組成：硅酸鹽中的i元素，以SiO2的形式表示，金屬元素如Na、g、l、Ca等，以它們常見(jiàn)的氧化物形式表示，元素以2的形式表示。方法：（1）找出組成元素（2）寫(xiě)成氧化物的形式（3）注意原子守恒（4）檢查有無(wú)遺漏例題剖析（例1）正長(zhǎng)石的組成，可表示成KAlSi3Ox，則x=_，用氧化物的形式表示的組成為_(kāi)。 師：請(qǐng)同學(xué)們先自主分析，求解。可以討論。實(shí)物投影儀展示部分學(xué)生練習(xí)師（總結(jié)分析）：根據(jù)化合物中各元素的正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和必為零，有1(+1)+1(+3)+3(+4)+x(-2)=0，x=8按化合價(jià)規(guī)則可把KAlSi3O8改寫(xiě)成二氧化硅與金屬氧化物的形式：K2OAl2O33SiO2或K2OAl2O36SiO2（例2）礦泉水一般是由巖石風(fēng)化后被地下水溶解其中可溶部分生成的。風(fēng)化作用是指礦物與水和CO2同時(shí)作用的過(guò)程。如鉀長(zhǎng)石(KAlSi3O8)風(fēng)化生成高嶺土Al2Si2O5(OH)4的反應(yīng)為：2KAlSi3O8+2H2CO3+9H2O=2K+4H4SiO4+Al2Si2O5(OH)4這個(gè)反應(yīng)能夠發(fā)生的原因是_。 生：由反應(yīng)方程式可以知道，該反應(yīng)不是氧化還原反應(yīng)，是復(fù)分解反應(yīng)。因此，不能用氧化還原反應(yīng)的原理去分析解釋?zhuān)荒軓膹?fù)分解反應(yīng)的規(guī)律去尋找答案。方程式左邊有H2CO3，右邊生成物有H4SiO4，符合強(qiáng)酸制備弱酸的原理。 師（總結(jié)分析）：很好，此反應(yīng)可看成酸和鹽之間的復(fù)分解反應(yīng)，此反應(yīng)能夠發(fā)生的原因是較強(qiáng)的酸生成較弱的酸。解答：碳酸酸性比硅酸強(qiáng)。 師：展示砂紙、砂輪、變壓器的硅鋼片。 師：這些都是具有特殊功能的含硅的物質(zhì)。生看書(shū)：教材P7879板書(shū)三、硅單質(zhì) 師：雖然硅的化合物很多，隨處可見(jiàn)，而且從遠(yuǎn)古時(shí)期人類(lèi)就已經(jīng)學(xué)會(huì)加工和使用陶瓷，但是硅的單質(zhì)卻到很晚18世紀(jì)上半葉才制備出來(lái)。多媒體播放硅的制備歷史 師：展示晶體Si及晶體Si的結(jié)構(gòu)模型，引導(dǎo)學(xué)生觀察并歸納、總結(jié)。 生：（歸納總結(jié)）（1）Si晶體結(jié)構(gòu)為正四面體形。（2）單質(zhì)Si有晶體硅和無(wú)定形硅兩種。（3）有金屬光澤、灰黑色固體。（4）熔點(diǎn)高（1 410 ）、硬度大、質(zhì)脆。（5）良好的半導(dǎo)體材料。（6）有很廣泛的用途。（7）常溫下化學(xué)性質(zhì)不活潑。師（進(jìn)一步總結(jié)、完善）：同學(xué)們請(qǐng)把書(shū)翻到后面元素周期表?？匆豢磁ci位于同一橫行的左邊元素及右邊元素各是什么？由此能否體會(huì)出i的半導(dǎo)體性質(zhì)？ 生：同一橫行中，i左邊的元素為鈉（Na）、鎂（g）、鋁（l），都是金屬元素；i右邊的元素分別為磷（）、硫（）、氯（l）、氬（r），為非金屬元素，i位于其中間。金屬易導(dǎo)電，而非金屬單質(zhì)一般不易導(dǎo)電。因此，可以理解i的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，為半導(dǎo)體。多媒體播放課堂小結(jié) 師：本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了硅酸鹽的重要用途及性質(zhì)，了解了硅酸鈉的特性耐火。知道了i單質(zhì)的重要用途。從結(jié)構(gòu)上、從周期表的位置，進(jìn)一步理解了i的性質(zhì)。21世紀(jì)人類(lèi)所面臨的重大問(wèn)題之一：能源危機(jī)。而從書(shū)上我們了解到i是極具發(fā)展前景的新能源材料。同學(xué)們，隨著人們對(duì)i及其化合物的認(rèn)識(shí)越來(lái)越深刻，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我們有理由相信i及其化合物會(huì)對(duì)人類(lèi)作出更大的貢獻(xiàn)，給人類(lèi)帶來(lái)更大的驚喜?。ǘ嗝襟w回放 i及硅酸鹽的重要用途）板書(shū)設(shè)計(jì)二、硅酸鹽1.定義：2.用途（記住用途）：3.性質(zhì)：4.代表：Na2SiO3三、硅單質(zhì)1.結(jié)構(gòu)：2.周期表中位置：3.用途：4.性質(zhì)：O2 F2 NaOH HF（Si的特殊性）小結(jié)：活動(dòng)與探究1.玻璃的形成 有這樣一個(gè)古老的傳說(shuō)：有一群波斯商人販賣(mài)一車(chē)一車(chē)的純堿（Na2CO3），晚上在大海邊上宿營(yíng)休息。夜間海邊刮起了大風(fēng)，怎么辦？商人們就想在海邊的沙灘上生火取暖。于是他們就從車(chē)上搬下大堿塊，用大堿塊把火圍了起來(lái)形成一個(gè)一個(gè)的大火盆，在篝火邊商人們睡著了。等到天亮，商人們又要趕路了。當(dāng)他們想把大堿塊搬上車(chē)時(shí)，眼前的情形讓他們驚呆了：大堿塊和沙子熔在了一起，形成了一大塊堅(jiān)硬透明的固體！這是什么原因造成的？你能幫助他們解釋么？反應(yīng)方程式解釋 2.從教材上的一句話“光電池是極有發(fā)展前景的新型能源”，請(qǐng)你分析這一句話的含義。隨堂練習(xí)1.下列不屬于傳統(tǒng)硅酸鹽產(chǎn)品的是（ ）A.玻璃 B.水泥 C.光導(dǎo)纖維 D.陶瓷答案:C2.下列不是水玻璃用途的是（ ）A.玻璃 B.木材防火劑C.紙板黏膠劑 D.建筑裝飾材料答案:A3.鋼筋混凝土強(qiáng)度大，常常用來(lái)建造高樓大廈、橋梁涵洞、高速公路等，在現(xiàn)代社會(huì)中發(fā)揮著舉足輕重的作用，下面是鋼筋混凝土的主要成分的是（ ）A.水泥、沙子和鋼筋 B.水泥、沙子、碎石和鋼筋C.水泥、碎石和沙子 D.水泥、沙子、碎石和水答案:B4.下列物質(zhì)的變化，不能通過(guò)一步化學(xué)反應(yīng)完成的是（ ）A.CO2H2CO3 B.SiO2Na2SiO3C.Na2O2Na2CO3 D.SiO2H2SiO3答案:D5.能證明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的實(shí)驗(yàn)事實(shí)是( )A.CO2溶于水形成碳酸，SiO2難溶于水B.CO2通入可溶性硅酸鹽中析出硅酸沉淀C.高溫下SiO2與碳酸鹽反應(yīng)生成CO2D.氯化氫通入可溶性碳酸鹽溶液中放出氣體，通入可溶性硅酸鹽溶液中生成沉淀答案:B6.某無(wú)色溶液中加入過(guò)量鹽酸有沉淀產(chǎn)生，過(guò)濾后向?yàn)V液中加入過(guò)量氨水又有沉淀產(chǎn)生，下列溶液中符合此條件的是（ ）A.Ag+、Al3+、K+ B.、K+C.Ag+、Cu2+、Na+ D.Ag+、Ba2+、Na+答案:AB7.下列說(shuō)法不正確的是( )A.3CaOAl2O3是水泥主要成分之一B.Na2OCaO6SiO2是普通玻璃的組成C.玻璃沒(méi)有固定的熔點(diǎn)D.欲觀察氫氣燃燒的火焰顏色，可采用普通玻璃管作燃燒管答案:D8.下列離子方程式，正確的是（ ）A.澄清石灰水中通入過(guò)量二氧化碳：Ca2+2OH-+CO2=CaCO3+H2OB.碳酸鈉溶液中加入二氧化硅：+SiO2=+CO2C.二氧化硅與燒堿溶液反應(yīng)：SiO2 +2OH-=+H2OD.硅酸與燒堿溶液中和：H2SiO3+2OH-=+2H2O答案:CD9.用地殼中某主要元素生產(chǎn)的多種產(chǎn)品在現(xiàn)代高科技中占有重要位置，足見(jiàn)化學(xué)對(duì)現(xiàn)代物質(zhì)文明的重要作用。例如：（1）計(jì)算機(jī)芯片的主要成分是_。（2）光導(dǎo)纖維的主要成分是_。（3）目前應(yīng)用最多的太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化材料是_。（4）用作吸附劑、干燥劑、催化劑或催化劑載體的人造分子篩大多是一類(lèi)稱(chēng)為_(kāi)的化合物。答案:(1)硅（或Si或單晶硅）(2)二氧化硅（或SiO2） (3)硅（或Si）(4)鋁硅酸鹽（或硅鋁酸鹽）10.某學(xué)生興趣小組想利用高嶺土（其主要成分是Al2O32SiO22H2O）制作新型凈水劑的試驗(yàn)。試驗(yàn)程序如下：其中濾液C就是欲求的凈水劑。試回答下列問(wèn)題：（1）寫(xiě)出混合物A，濾液C和沉淀D的主要成分：A：_，C：_，D：_。（2）寫(xiě)出高嶺土與純堿熔融的兩個(gè)化學(xué)方程式_。（3）該試驗(yàn)中，熔融高嶺土可以選用的坩堝有_。A.玻璃坩堝 B.瓷坩堝 C.氧化鋁坩堝 D.鐵坩堝答案:（1）NaAlO2和Na2SiO3 AlCl3 H2SiO3（2）Al2O3Na2CO32NaAlO2CO2；SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2（3）D習(xí)題詳解1.答案:(1) (2) (3)點(diǎn)撥：屬于硅酸鹽產(chǎn)品；的主要成分是SiO2，中用到SiO2；用到硅單質(zhì)的是。2.答案：材料物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)玻璃硬度高、耐磨損，耐高溫，較脆化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定陶瓷硬度高、耐磨損，耐高溫化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定3.答案：Na2SiO3+H2SO4+H2O=Na2SO4+H4SiO4 H4SiO4=H2SiO3+H2O4.答案：B5.答案：普通玻璃、石英和陶瓷都含有SiO2，可與燒堿發(fā)生反應(yīng)：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O6.略7.答案：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO28.答案：晶體硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料，主要應(yīng)用于信息技術(shù)和光電池等方面。9.答案：（1）還原劑 （2）氧化還原反應(yīng)（化合反應(yīng)） 氧化還原反應(yīng)（置換反應(yīng)） 還原劑（3）沙灘上有大量的沙子，其主要成分是SiO2，用C或H2進(jìn)行還原后得Si單質(zhì)，可用到計(jì)算機(jī)等電器上。點(diǎn)撥：（1）在SiO2與C的反應(yīng)中C的化合價(jià)由0變?yōu)?2，故C在此反應(yīng)中作還原劑。（2）在Si與Cl2的反應(yīng)中Si的化合價(jià)由0升高到+4，而Cl的化合價(jià)由0降到-1，故是氧化還原反應(yīng)，也屬化合反應(yīng)；在SiCl4與H2的反應(yīng)中H的化合價(jià)由0升到+1，故此氧化還原反應(yīng)（也屬置換反應(yīng)）中H2是還原劑。11.答案：(1)n(Na2O)=0.21 mol n(CaO)=0.21 moln(SiO2)=1.255 moln(Na2O)n(CaO)n(SiO2)=116氧化物表示為：Na2OCaO6SiO2(2)設(shè)需純堿、石灰石和石英的質(zhì)量分別為x、y、zNa2CO3 Na2O CaCO3 CaO106 62 100 56x95% 10 t13%31 y80% 10 t11.7%31 x=72.52 t y=80.96 t需SiO2：10 t75.3%3195%=245.72 t答：需純堿72.52噸，需石灰石80.96噸，需石英245.72噸。12.略