2019-2020年高考化学 第一节 无机非金属材料的主角—硅 第2课时教案.doc

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2019-2020年高考化学 第一节 无机非金属材料的主角硅 第2课时教案三维目标知识与技能1.了解硅酸盐的重要用途及组成。2.了解硅的重要用途,了解硅单质的物理性质。3.掌握Na2SiO3的化学性质。过程与方法 通过自主学习、探究,培养学生自主学习的能力。在教师的指导下,通过上网查阅资料培养独立查阅资料的能力。 情感、态度与价值观 学习有关“陶瓷”的知识,了解中华民族的传统文化,培养学生爱国主义情感。通过硅及其化合物重要用途的学习,激发学生学习化学的兴趣。教学重点 硅酸盐的性质及重要用途、硅的用途教学难点 硅晶体结构,硅酸盐的组成教具准备 多媒体课件、实物投影仪、烧杯、胶头滴管、酒精灯、火柴、镊子、蒸馏水、Na2SiO3溶液、手机芯片、玻璃片、石棉、水泥、砂纸、砂轮教学过程导入新课多媒体播放课件1.驰名世界的中国瓷器:景德镇陶瓷2.举世闻名的万里长城3.世界奇迹三峡大坝4.世界大都市上海东方明珠、发展日新月异的浦东新区、深圳特区5.笔记本电脑,超大规模集成电路芯片推进新课 师:刚才我们所观看的幻灯片,从远古的陶瓷、秦砖汉瓦,到现代的摩天大楼,迅速发展的信息产业,无一不与硅酸盐、硅及其化合物有着密切的联系。这一切的一切,无一不在影响、改变着我们的生活,这一切的一切也都充分展示了硅及硅酸盐经久不衰的魅力!体现了它们重要的用途! 师:硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称,在自然界分布极为广泛。 师:展示Na2SiO3、玻璃片、水泥、石棉,取一小团石棉、少量水泥于小烧杯中,加入少量的水,搅拌,观察现象。 取少量水泥,加入稀盐酸,观察。 取一玻璃碎片,在酒精灯上灼烧,观察变化。 生:由上述实验及我们的生活常识可以知道:硅酸盐结构很复杂,一般不溶于水,性质也很稳定。做实验42取两片滤纸,分别用蒸馏水和饱和Na2SiO3溶液润湿,之后,同时分别用镊子夹住放在酒精灯的外焰上点燃,观察现象。干滤纸用蒸馏水润湿用Na2SiO3溶液润湿现象结论 师:请同学们结合课本及上述实验,对Na2SiO3的性质及用途加以总结。 生:(1)Na2SiO3是一种钠盐,易溶于水。(2)Na2SiO3具有一定的黏性,可作黏合剂。 (3)Na2SiO3可作防火剂。(4)Na2SiO3俗名水玻璃。(5)Na2SiO3可作肥皂的填充剂。 师:展示实验盛放NaOH、Na2SiO3、稀盐酸、稀H2SO4的试剂瓶,请同学们比较其瓶塞的不同。 生:不同之处是:NaOH、Na2SiO3溶液的试剂瓶塞是橡皮塞;而HCl、H2SO4溶液的瓶塞为玻璃塞。知识拓展 师:NaOH、Na2CO3溶液瓶塞相同,都是橡皮塞而不是玻璃塞。你能推测可能是什么原因造成的吗?请讨论。 生:Na2CO3溶液可能也和玻璃反应;Na2CO3溶液某方面性质可能与NaOH溶液相似,能与玻璃中的某些成分反应;Na2CO3溶液可能也与NaOH相似,显很强的碱性,也能与玻璃中的SiO2反应;NaOH能与玻璃中的SiO2反应,生成具有一定黏性的Na2SiO3溶液,使瓶塞易被粘住,不易打开。师(总结):同学们刚才分析得很好,也很有道理!现在我们共同来分析一下NaOH、 Na2CO3的组成。它们都是离子化合物,且所含的金属阳离子都相同,因此,不同的性质应该由不同的阴离子所引起,即的某些方面的性质可能与OH-的某些方面性质相似。而以后的进一步学习会使我们明白这个道理:正是由于在水溶液中产生了大量的OH,使Na2CO3溶液也具有较强的碱性,能和玻璃中的SiO2反应,生成具有一定黏性的Na2SiO3溶液,易把瓶塞粘住,而不易打开。同理,大家可以进一步分析、探究:盛K2CO3溶液的试剂瓶塞用的是橡皮塞还是玻璃塞?生(齐答):应该是橡皮塞。 师:展示K2CO3溶液的试剂瓶真是橡皮塞! 师:同学们从初中乃至从小学就开始学习英语。“China”一词大家都知道它的汉语翻译是“中国”,可是,同学们知道它的最根本的含义吗? 生:我知道!它的本意指的是“瓷器”。 师:对!中华民族是一个勤劳、善良、勇于创造的民族!中华民族有着五千年光辉、灿烂的文明!也只有五千年的文化底蕴,才能孕育出中华民族的智慧,才能磨炼出一双双巧夺天工之手!才能为世人捧出一件件精美绝伦的陶瓷制品!多媒体播放1.陕西半坡出土的人面鱼纹彩陶盆2.精美的清代花瓶 师:请同学们举例说明我们日常生活中有哪些物品是陶瓷制成的?各有什么优良的性能? 生:碗、火锅、卫生洁具。电源开关、贴墙壁的瓷砖。高压线上挂的瓷环绝缘器。 师:同学们所举的事例,都是传统的硅酸盐陶瓷,它们有很多优良性能,为我们的生活、为人类的科技进步作出了很大的贡献。受传统陶瓷某些特殊性能的启发,科技工作者在此基础上进行了一次又一次的创新,又研制出了许多种组成不同、性能更特殊的新型陶瓷。 生:看书,教材P79:科学视野新型陶瓷。多媒体播放无机非金属材料家庭中的重要一员新型陶瓷。知识拓展参考教材P79,另外,指导学生查阅资料补充。 师:硅酸盐种类繁多,结构也很复杂,为了方便起见,也为了便于同学们理解,通常用氧化物的形式来表示硅酸盐的组成:硅酸盐中的i元素,以SiO2的形式表示,金属元素如Na、g、l、Ca等,以它们常见的氧化物形式表示,元素以2的形式表示。方法:(1)找出组成元素(2)写成氧化物的形式(3)注意原子守恒(4)检查有无遗漏例题剖析(例1)正长石的组成,可表示成KAlSi3Ox,则x=_,用氧化物的形式表示的组成为_。 师:请同学们先自主分析,求解。可以讨论。实物投影仪展示部分学生练习师(总结分析):根据化合物中各元素的正负化合价代数和必为零,有1(+1)+1(+3)+3(+4)+x(-2)=0,x=8按化合价规则可把KAlSi3O8改写成二氧化硅与金属氧化物的形式:K2OAl2O33SiO2或K2OAl2O36SiO2(例2)矿泉水一般是由岩石风化后被地下水溶解其中可溶部分生成的。风化作用是指矿物与水和CO2同时作用的过程。如钾长石(KAlSi3O8)风化生成高岭土Al2Si2O5(OH)4的反应为:2KAlSi3O8+2H2CO3+9H2O=2K+4H4SiO4+Al2Si2O5(OH)4这个反应能够发生的原因是_。 生:由反应方程式可以知道,该反应不是氧化还原反应,是复分解反应。因此,不能用氧化还原反应的原理去分析解释,只能从复分解反应的规律去寻找答案。方程式左边有H2CO3,右边生成物有H4SiO4,符合强酸制备弱酸的原理。 师(总结分析):很好,此反应可看成酸和盐之间的复分解反应,此反应能够发生的原因是较强的酸生成较弱的酸。解答:碳酸酸性比硅酸强。 师:展示砂纸、砂轮、变压器的硅钢片。 师:这些都是具有特殊功能的含硅的物质。生看书:教材P7879板书三、硅单质 师:虽然硅的化合物很多,随处可见,而且从远古时期人类就已经学会加工和使用陶瓷,但是硅的单质却到很晚18世纪上半叶才制备出来。多媒体播放硅的制备历史 师:展示晶体Si及晶体Si的结构模型,引导学生观察并归纳、总结。 生:(归纳总结)(1)Si晶体结构为正四面体形。(2)单质Si有晶体硅和无定形硅两种。(3)有金属光泽、灰黑色固体。(4)熔点高(1 410 )、硬度大、质脆。(5)良好的半导体材料。(6)有很广泛的用途。(7)常温下化学性质不活泼。师(进一步总结、完善):同学们请把书翻到后面元素周期表。看一看与i位于同一横行的左边元素及右边元素各是什么?由此能否体会出i的半导体性质? 生:同一横行中,i左边的元素为钠(Na)、镁(g)、铝(l),都是金属元素;i右边的元素分别为磷()、硫()、氯(l)、氩(r),为非金属元素,i位于其中间。金属易导电,而非金属单质一般不易导电。因此,可以理解i的导电性介于导体和绝缘体之间,为半导体。多媒体播放课堂小结 师:本节课我们学习了硅酸盐的重要用途及性质,了解了硅酸钠的特性耐火。知道了i单质的重要用途。从结构上、从周期表的位置,进一步理解了i的性质。21世纪人类所面临的重大问题之一:能源危机。而从书上我们了解到i是极具发展前景的新能源材料。同学们,随着人们对i及其化合物的认识越来越深刻,随着科学技术的不断发展,我们有理由相信i及其化合物会对人类作出更大的贡献,给人类带来更大的惊喜!(多媒体回放 i及硅酸盐的重要用途)板书设计二、硅酸盐1.定义:2.用途(记住用途):3.性质:4.代表:Na2SiO3三、硅单质1.结构:2.周期表中位置:3.用途:4.性质:O2 F2 NaOH HF(Si的特殊性)小结:活动与探究1.玻璃的形成 有这样一个古老的传说:有一群波斯商人贩卖一车一车的纯碱(Na2CO3),晚上在大海边上宿营休息。夜间海边刮起了大风,怎么办?商人们就想在海边的沙滩上生火取暖。于是他们就从车上搬下大碱块,用大碱块把火围了起来形成一个一个的大火盆,在篝火边商人们睡着了。等到天亮,商人们又要赶路了。当他们想把大碱块搬上车时,眼前的情形让他们惊呆了:大碱块和沙子熔在了一起,形成了一大块坚硬透明的固体!这是什么原因造成的?你能帮助他们解释么?反应方程式解释 2.从教材上的一句话“光电池是极有发展前景的新型能源”,请你分析这一句话的含义。随堂练习1.下列不属于传统硅酸盐产品的是( )A.玻璃 B.水泥 C.光导纤维 D.陶瓷答案:C2.下列不是水玻璃用途的是( )A.玻璃 B.木材防火剂C.纸板黏胶剂 D.建筑装饰材料答案:A3.钢筋混凝土强度大,常常用来建造高楼大厦、桥梁涵洞、高速公路等,在现代社会中发挥着举足轻重的作用,下面是钢筋混凝土的主要成分的是( )A.水泥、沙子和钢筋 B.水泥、沙子、碎石和钢筋C.水泥、碎石和沙子 D.水泥、沙子、碎石和水答案:B4.下列物质的变化,不能通过一步化学反应完成的是( )A.CO2H2CO3 B.SiO2Na2SiO3C.Na2O2Na2CO3 D.SiO2H2SiO3答案:D5.能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是( )A.CO2溶于水形成碳酸,SiO2难溶于水B.CO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀C.高温下SiO2与碳酸盐反应生成CO2D.氯化氢通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体,通入可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀答案:B6.某无色溶液中加入过量盐酸有沉淀产生,过滤后向滤液中加入过量氨水又有沉淀产生,下列溶液中符合此条件的是( )A.Ag+、Al3+、K+ B.、K+C.Ag+、Cu2+、Na+ D.Ag+、Ba2+、Na+答案:AB7.下列说法不正确的是( )A.3CaOAl2O3是水泥主要成分之一B.Na2OCaO6SiO2是普通玻璃的组成C.玻璃没有固定的熔点D.欲观察氢气燃烧的火焰颜色,可采用普通玻璃管作燃烧管答案:D8.下列离子方程式,正确的是( )A.澄清石灰水中通入过量二氧化碳:Ca2+2OH-+CO2=CaCO3+H2OB.碳酸钠溶液中加入二氧化硅:+SiO2=+CO2C.二氧化硅与烧碱溶液反应:SiO2 +2OH-=+H2OD.硅酸与烧碱溶液中和:H2SiO3+2OH-=+2H2O答案:CD9.用地壳中某主要元素生产的多种产品在现代高科技中占有重要位置,足见化学对现代物质文明的重要作用。例如:(1)计算机芯片的主要成分是_。(2)光导纤维的主要成分是_。(3)目前应用最多的太阳能电池的光电转化材料是_。(4)用作吸附剂、干燥剂、催化剂或催化剂载体的人造分子筛大多是一类称为_的化合物。答案:(1)硅(或Si或单晶硅)(2)二氧化硅(或SiO2) (3)硅(或Si)(4)铝硅酸盐(或硅铝酸盐)10.某学生兴趣小组想利用高岭土(其主要成分是Al2O32SiO22H2O)制作新型净水剂的试验。试验程序如下:其中滤液C就是欲求的净水剂。试回答下列问题:(1)写出混合物A,滤液C和沉淀D的主要成分:A:_,C:_,D:_。(2)写出高岭土与纯碱熔融的两个化学方程式_。(3)该试验中,熔融高岭土可以选用的坩埚有_。A.玻璃坩埚 B.瓷坩埚 C.氧化铝坩埚 D.铁坩埚答案:(1)NaAlO2和Na2SiO3 AlCl3 H2SiO3(2)Al2O3Na2CO32NaAlO2CO2;SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2(3)D习题详解1.答案:(1) (2) (3)点拨:属于硅酸盐产品;的主要成分是SiO2,中用到SiO2;用到硅单质的是。2.答案:材料物理性质化学性质玻璃硬度高、耐磨损,耐高温,较脆化学性质很稳定陶瓷硬度高、耐磨损,耐高温化学性质很稳定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,可与烧碱发生反应:SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O6.略7.答案:SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO28.答案:晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间,是良好的半导体材料,主要应用于信息技术和光电池等方面。9.答案:(1)还原剂 (2)氧化还原反应(化合反应) 氧化还原反应(置换反应) 还原剂(3)沙滩上有大量的沙子,其主要成分是SiO2,用C或H2进行还原后得Si单质,可用到计算机等电器上。点拨:(1)在SiO2与C的反应中C的化合价由0变为+2,故C在此反应中作还原剂。(2)在Si与Cl2的反应中Si的化合价由0升高到+4,而Cl的化合价由0降到-1,故是氧化还原反应,也属化合反应;在SiCl4与H2的反应中H的化合价由0升到+1,故此氧化还原反应(也属置换反应)中H2是还原剂。11.答案:(1)n(Na2O)=0.21 mol n(CaO)=0.21 moln(SiO2)=1.255 moln(Na2O)n(CaO)n(SiO2)=116氧化物表示为:Na2OCaO6SiO2(2)设需纯碱、石灰石和石英的质量分别为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:需纯碱72.52吨,需石灰石80.96吨,需石英245.72吨。12.略
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