1、硅 無(wú)機(jī)非金屬材料教案1、 教學(xué)目標(biāo) 1. 了解硅、二氧化硅的主要性質(zhì)。 2. 認(rèn)識(shí)硅、二氧化硅在生產(chǎn)、信息技術(shù)、材料科學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用。 3、認(rèn)識(shí)物之間既有相似性，又有各自的特性 4、初步培養(yǎng)學(xué)生自主查閱資料的能力和閱讀能力二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) 重點(diǎn)：二氧化硅的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途；硅單質(zhì)的用途 難點(diǎn)：二氧化硅的結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)3、 教學(xué)方法 1、自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)的能力。 2、設(shè)疑引導(dǎo)、變疑為導(dǎo)、變教為導(dǎo)的思路教學(xué)法四、教學(xué)過(guò)程 新課導(dǎo)入：材料是人類生活必不可少的物質(zhì)基礎(chǔ)。沒(méi)有感光材料，我們就沒(méi)法留下美好的回憶；沒(méi)有高純的單晶硅就沒(méi)有今天的電腦；沒(méi)有特殊的新型材料，火箭就沒(méi)法上天，人類的登月計(jì)劃

2、也無(wú)法實(shí)現(xiàn)，因此說(shuō)材料的發(fā)展對(duì)我們的生活至關(guān)重要。從化學(xué)的角度來(lái)說(shuō)，任何物質(zhì)都是由元素組成，那元素與這些材料之間又有什么樣的關(guān)系呢？接下來(lái)我們就來(lái)學(xué)習(xí)一下元素與材料之間的關(guān)系。板書：硅 無(wú)機(jī)非金屬材料學(xué)生活動(dòng)：閱讀教材思考一下問(wèn)題 1、無(wú)機(jī)非金屬材料包括哪些？ 2、這類材料的特點(diǎn)有哪些？講 解： 1、無(wú)機(jī)非金屬材料包括陶瓷、玻璃、無(wú)機(jī)非金屬涂層等 2、這類材料的特點(diǎn)是耐高溫、硬度高、抗腐蝕，有些材料還有獨(dú)特的光電性質(zhì)。一、半導(dǎo)體材料與單質(zhì)硅學(xué)生活動(dòng)：閱讀教材思考一下問(wèn)題 1、什么是半導(dǎo)體材料？ 2、最早使用的半導(dǎo)體材料是什么？為什么能廣泛使用？ 3、現(xiàn)在廣泛使用的半導(dǎo)體材料是什么？為什么能廣泛

3、使用？講解：1、半導(dǎo)體材料是指導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體與絕緣體之間的一類材料； 2、最早使用的半導(dǎo)體材料是鍺，由于其含量很低，提煉工藝復(fù)雜，價(jià)格昂貴，所以沒(méi)能廣泛使用。 3、現(xiàn)在廣泛使用的半導(dǎo)體材料低硅，由于其儲(chǔ)量豐富，僅次于氧，常溫下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，所以能廣泛使用。過(guò)渡：硅除了作為半導(dǎo)體材料被廣泛使用外，還具有什么其他的性質(zhì)和用途呢？ 硅的性質(zhì)與用途 1、物理性質(zhì)：灰黑色、有金屬光澤、硬而脆的固體，是一種良好的半導(dǎo)體材料。硅的同素異形體：晶體硅和無(wú)定形硅 2、預(yù)測(cè)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)（分類思想）硅屬于非金屬單質(zhì)應(yīng)該和C、P、S等非金屬單質(zhì)具有類似的性質(zhì) 1、C、P、S等非金屬單質(zhì)常溫下性質(zhì)比較穩(wěn)定硅的性質(zhì)在

4、常溫也比較穩(wěn)定 2、C、P、S等非金屬單質(zhì)在一定條件下可以和氧氣反應(yīng)硅也在一定條件下和氧氣反應(yīng)學(xué)生活動(dòng)：畫出C、Si的原子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，并由此分析：硅的化學(xué)性質(zhì)活不活潑，為什么？硅的化合價(jià)主要是多少？講解：Si原子最外層有四個(gè)電子,既不易失電子,也不易得電子,所以,硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑。主要形成四價(jià)的化合物。硅是一種親氧元素，在自然界它總是與氧相互化合。所以在氧化氣氛包圍的地球上，硅主要以熔點(diǎn)很高的氧化物及硅酸鹽的形式存在?；瘜W(xué)性質(zhì)：（常溫下比較穩(wěn)定） Si+O2SiO2（條件：研碎的硅、加熱）過(guò)渡：硅的性質(zhì)比較穩(wěn)定，長(zhǎng)溫下除了可以和F2、HF及強(qiáng)堿反應(yīng)外，很難和其他物質(zhì)反應(yīng)學(xué)生活動(dòng)：根據(jù)硅的化合價(jià)

5、分別寫出硅與F2、HF及強(qiáng)堿的化學(xué)反應(yīng)方程式：Si+2F2=SiF4 Si+4HF=SiF4+2H2 Si+2NaOH+H2O=NaSiO3+2H2 過(guò)渡：高純度的單質(zhì)硅作為半導(dǎo)體材料而被廣泛應(yīng)用于電子、計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，但在自然界中并沒(méi)有游離態(tài)的硅存在，大多以SiO2、硅酸鹽的形式存在，這就需要我們通過(guò)化學(xué)方法制取單質(zhì)硅。工業(yè)制取單質(zhì)硅原料：焦炭和二氧化硅設(shè)備：電爐原理：SiO2+2CSi(粗硅)+2CO 過(guò)渡：電子領(lǐng)域?qū)Σ牧系募兌纫蟮奶貏e高，幾乎不能含任何雜質(zhì)，這就需要我們對(duì)粗硅進(jìn)行提純。提純?cè)恚焊邷叵聦⒋止枧c氯氣反應(yīng)，其產(chǎn)物在高溫下被氫氣還原而得到純凈的硅。學(xué)生活動(dòng)：根據(jù)上述原理寫出原理中

6、牽涉到的化學(xué)反應(yīng)方程式Si(粗硅)+2Cl2 SiCl4 SiCl4+2H2Si+4HCl(純度：99.9999999%)3、硅的其他用途晶體管、集成電路、硅整電路、太陽(yáng)能電池、硅合金等2、 二氧化硅與光導(dǎo)纖維 自然界中常見(jiàn)的沙子、鵝卵石、石英、水晶的主要成分是二氧化硅 1、二氧化硅的結(jié)構(gòu)（硅氧四面體結(jié)構(gòu)） 我們說(shuō)，結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，SiO2 的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不僅決定了其物理性質(zhì)的特殊性，還決定了其化學(xué)性質(zhì)的穩(wěn)定性。 2、物理性質(zhì)：結(jié)構(gòu)與金剛石相似，熔點(diǎn)高；硬度大，不溶于水，是沙子石英等的主要成分，可用來(lái)裝飾、制造電子部件和光學(xué)儀器。 3、化學(xué)性質(zhì) 與強(qiáng)堿反應(yīng) ：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H

7、2O 與堿性氧化物反應(yīng)：SiO2+CaOCaSiO3 與HF的反應(yīng)：SiO2+4HF=SiF4 +2H2O（工業(yè)上雕刻玻璃的反應(yīng)原理）實(shí)驗(yàn)常遇到的問(wèn)題： 1、實(shí)驗(yàn)室為什么不用玻璃瓶盛裝氫氟酸？ HF能腐蝕玻璃，因此，盛裝氫氟酸不能用玻璃試劑瓶而要用塑料瓶。 2、實(shí)驗(yàn)室盛裝NaOH溶液的試劑瓶為什么用橡膠塞而不用玻璃塞？NaOH溶液能與玻璃中的SiO2 反應(yīng)生成Na2SiO3 ，使瓶塞部分粘結(jié)而無(wú)法打開。因此盛裝NaOH溶液的試劑瓶不能用玻璃塞而要用橡膠塞。 二氧化碳與二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)比較相近，我們以表格的性質(zhì)將二氧化碳和二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)作一個(gè)對(duì)比，便于大家更好的掌握兩者的聯(lián)系與區(qū)別物質(zhì)CO

8、2 SiO2 與水反應(yīng)CO2+H2O=H2CO3不反應(yīng)與酸反應(yīng)不反應(yīng)SiO2+4HF=SiF4+2H2O 與堿反應(yīng)CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O與堿性氧化物反應(yīng)CO2+CaO=CaCO3SiO2+CaO CaSiO3 與碳反應(yīng)CO2+C=2COSiO2+CSi+2CO4、 二氧化硅的用途硅石結(jié)晶形：瑪瑙、石英、水晶無(wú)定形：硅藻土 、制光導(dǎo)纖維 、石英玻璃制化學(xué)儀器 、石英表、石英鐘 、水晶制光學(xué)儀器和工藝品 、瑪瑙制精密軸承和裝飾品3、 硅酸（H2SiO3） H2SiO3是一種比H2CO3還要弱的酸，它不溶于水，不能使指示劑褪色，是一種白

9、色粉末狀的固體。思考：SiO2 不溶于水且不和水反應(yīng)，那么要如何制備硅酸呢？結(jié)合初中制備CO2 的方法來(lái)設(shè)想一下？講解：初中制備CO2是利用碳酸鹽與強(qiáng)酸反應(yīng)，是強(qiáng)酸制弱酸的原理。H2SiO3 也是一種很弱的酸，我們是否也可以用硅酸鹽來(lái)制備呢？ 1、硅酸制備：可溶性硅酸鹽（Na2SiO3）與酸反應(yīng)Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3 2、不穩(wěn)定，受熱易分解H2SiO3 H2O +SiO2板書設(shè)計(jì)硅 無(wú)機(jī)非金屬材料1、 半導(dǎo)體材料與單質(zhì)硅 硅的性質(zhì)與用途 1、物理性質(zhì) 2、化學(xué)性質(zhì) Si+O2SiO2（條件：研碎的硅、加熱）Si+2F2=SiF4 Si+4HF=SiF4+2H2 Si+2NaOH+H2O=NaSiO3+2H2 硅的制?。篠iO2+2CSi(粗硅)+2CO硅的提純：Si(粗硅)+2Cl2SiCl4 SiCl4+2H2Si+4HCl(純度：99.9999999%) 3、硅的用途二氧化硅用途廣，石英表中的壓電材料、光導(dǎo)纖維等 光纖光纜與普通電纜的比較光纖光纜普通光纜每根光纜可同時(shí)通過(guò)10億路電話8管同軸電纜，每條通話1800路原料來(lái)源廣資源較少質(zhì)量輕，不怕腐蝕，鋪設(shè)方便質(zhì)量大，怕腐蝕抗電磁干擾，保密性好，不