高一化学必修1第一节无机非金属材料的主角—硅（2）教学设计

高一化学必修 1 第一节无机非金属材料的主角—硅（2）教学设计 三维目标： ①了解硅酸盐的主要用途和组成。 知识与技能： ②了解硅的物理性质和重要用途。 ③掌握硅酸钠的化学性质。 过程与方法： 通过自主探究，培养学生自主学习的能力 情感、态度 学习陶瓷、玻璃和水泥的有关知识，了解中华民族传统文化， 与价值观 培养学生的爱国主义情感，激发学生学习化学的兴趣。 教学重点： 硅酸盐的性质和重要用途 教学难点： 硅的晶体结构 教学方法： 阅读法和比较法相结合 教学准备： 多媒体课件 教学过程： 第一课时 【引言】中国誉称“瓷国”。陶瓷是我中华民族一项最伟大的创造，具有悠 久而辉煌的历史。原始陶器大约是 1 万年前出现在中国。“陶”作为历史上第一 种人造材料成为人类摆脱蒙昧的时代标志，秦兵马俑的制造展示了当时制陶规模 和高超的动手术与艺术水平。瓷器在东汉晚期发明，到宁朝形成了举世闻名的“柴”、 “汝”、“哥”、“钧”、“定”、“官”几大名窑，其制品工艺之精湛达到“青如天”、“薄 如纸”、“声如磬”的水平。而陶瓷主要含硅元素。 秦兵马俑和古陶器的图片。 【板书】三、硅酸盐 1、硅酸盐 （1）定义：硅酸盐是由硅、氧和金属组成的复杂化合物的总称。 （2）物理性质：一般不溶于水。 （3）化学性质：性质稳定，不易和别的物质反应。 （4）硅酸盐组成的表示方法： 硅酸盐种类繁多，结构复杂，为了方便记忆和计算，常用氧化物的形式表 示硅酸盐的组成。书写顺序为：金属氧化物、二氧化硅、水。若有两种金属氧化， 则活泼的在前，较不活泼的在后。用氧化物形式表示下列硅酸盐： 镁橄榄石[Mg2SiO4] 2MgO·SiO2 高岭土[Al2(Si2O5)(OH)] Al2O3·2SiO2·2H2O 正长石[K2Al2Si6O16 ] K2O ·Al2O3·6SiO2 2、硅酸钠 硅酸盐种类很多，大多难溶于水，可溶性硅酸盐，最常见的是 Na2SiO3。它的 水溶液俗称水玻璃，又称泡花碱。 ①物理性质：水溶液是一种无色粘稠的液体。 ②化学性质： Na2SiO3+2HCl=H2SiO3 +2NaCl Na2SiO3+ H2O+CO2= H2SiO3 + Na2CO3 ③应用： 可做肥皂填料、木材防火剂及黏胶剂。实验室里用于制 H2SiO3，工业上可制 成硅酸凝胶，处理后就得硅胶，硅胶是一种很好的干燥剂和催化剂载体。 实验 4-2：Na2SiO3 的防火作用 【过渡】从古到今，人类创造性的生产出了几大类硅酸盐产品，它们给人类 的生活带来了巨大的变化。 3、传统的硅酸盐材料 （1）陶瓷 ①制法：陶瓷是以黏土为原料，经高温烧结而成。 请 用 氧 化 物 的 形 式 表 示 硅 酸 钠 [Na2SiO3] 、 镁 橄 榄 石 [Mg2SiO4] 、 高 岭 土 [Al2(Si2O5)(OH)4]的组成，一学生写在投影片上。Na2O·SiO2 2MgO·SiO2②分类：陶瓷是陶器和瓷器的统称。陶瓷的种类很多，根据原料、烧制温度 等的不同，主要分为土器、陶器、瓷器和炻器等。 陶器：用一般的粘土制成形体，干燥后在窑内于 1000℃以下的温度下烧结 而成的。陶器表面粗糙，有多孔，容易渗水。为了弥补这一缺陷，常于烧制前在 坯体表面涂上一层釉，使成品光滑、不渗水。常用陶器有缸、盆、坛。 瓷器：是用纯净的粘土加入一定量的石英和长石粉末，制成坯、干燥、上釉， 在窑内于 1200℃~1400℃的高温下烧结而成的，如瓷壶、瓷杯、瓷碗等。瓷器质 地致密，不渗水。 炻器：是介于瓷器和陶器之间的一种陶器制品，如沙锅、水瓮等。 ③特性：陶瓷具有抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘好等性质，制作时易 加工成型。 （2）玻璃 ①主要原料：石英、碳酸钠、石灰石 ②生产原理： SiO2 + Na2CO3 =Na2SiO3 + CO2 SiO2 +CaCO3=CaSiO3 + CO2 ③特性：玻璃通常为表面光滑、致密、硬而脆的固体。 在高温时逐渐软化甚至变为液体。高温熔融的液态玻璃能抽成细丝。有的玻 璃为无色，有的玻璃有蓝色、绿色或棕色等。无色玻璃透光性好，有色玻璃透光 性差。一般玻璃不导电，导热性也很弱。 （3）水泥 ①主要原料：粘土、石灰石；辅料：石膏 ②普通水泥主要成分： 硅 酸 三 钙 （ 3CaO·SiO 2 ） 、 硅 酸 二 钙 （ 2CaO·SiO 2 ） 、 铝 酸 三 钙 （3CaO·Al 2O3） ③特性：水泥有水硬性。 水硬性是细粉状水泥遇水后变为坚硬、块状固体的性质。与水泥的水硬性相 对应的变化叫做水泥的硬化。石膏能延缓水泥的硬化速率。 4、新型硅酸盐材料——具有特殊功能的含硅材料（1）碳化硅： 具有金刚石的结构，硬度很大，可以用作砂轮、砂纸的磨料。 （2）硅钢： 含 4%硅的硅钢，具有高导磁性——变压器铁芯。 （3）硅橡胶： 人工合成的硅橡胶，在高温或低温下都能保持良好的弹性——制造火箭、导 弹、飞机的零件；绝缘材料。 （4）分子筛： 人工制造的分子筛，具有均匀微孔结构，主要用作吸附剂和催化剂。 【科学视野】学生自己阅读科学视野，了解新型陶瓷和土壤胶体。 （5）新型陶瓷：高温结构陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷、超导陶瓷。 5、土壤胶体： 胶体颗粒表面积大，带负电，有保肥作用。 【过渡】硅在地壳中的含量为 27.72%，仅次于氧居第二位，所以硅的化合物 随处可见。人类虽然在一万年前制出了陶器，五千年前古埃及人发明了玻璃。而 人类真正认识硅元素是在 1823 年由瑞典化学家贝采利乌斯用金属钾还原四氟化 硅时获得单质硅的。 四、硅单质 1、硅单质的分类：硅单质分为无定形硅和晶体硅两类。 2、晶体硅的性质 （1）结构：类似金刚石 （2）物理性质：灰黑色固体，有金属光泽；熔点高、硬度大、有脆性，导 电性介于导体和绝缘体之间，是重要的半导体材料，是信息技术的关键材料。 （3）化学性质：常温下化学性质、不活泼 ①硅和氧气反应：Ｓi＋Ｏ2 ＳiＯ2 ②硅和强碱反应：Ｓi＋2ＮaＯＨ＋Ｈ2Ｏ＝Ｎa2ＳiＯ3＋２Ｈ2 3、制法： 用适量碳还原二氧化硅得到粗硅。将粗硅与氯气在高温下反应，得 液态不纯的四氯化硅，经分馏提纯用氢气还原即可得纯硅。 2C+SiO2 Si+2CO↑ Si+2Cl2 SiCl4 SiCl4+2H2 Si↓+4HCl 4、用途：良好的半导体材料——计算机芯片、光电池（太阳能电池）。 〖板书设计〗二、硅酸盐1、硅酸盐概述；2、硅酸钠；3、传统的硅酸盐材料 4、新型硅酸盐材料——具有特殊功能的含硅材料 三、硅单质 1、硅单质的分类：分为无定形硅和晶体硅两类。 2、晶体硅的性质； 3、制法： 4、用途： 〖教后记〗