高一年级必修1化学第六章知识点硅和二氧化硅.docx
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高一年级必修1化学第六章知识点硅和二氧化硅
高一年级必修1化学第六章知识点硅和二氧化硅
化学如同物理一样皆为自然科学的基础科学。
为大家推荐了高一年级必修1化学第六章知识点,请大家仔细阅读,希望你喜欢。
●教学目标
1.使学生了解硅的结构特点、性质、用途、存在及制备方法。
2.使学生了解二氧化硅的存在、性质和用途。
3.培养学生对知识归纳、总结和探究的能力。
●教学重点
硅和二氧化硅的化学性质
●教学难点
培养学生对知识的归纳、总结和探究的能力
●课时安排
一课时
●教学方法
引导、探究、对比、练习
●教学用具
投影仪
两条干燥的布条或线绳(其中一条在硅酸钠溶液中预先浸过)、酒精灯、火柴
●教学过程
[引言]请大家看课本彩图中的硅单质照片。
[师]别看它看起来灰溜溜,它自己及它的化合物的作用却是大得很。
大到高科技领域,小到我们的周围,到处都有硅及其化合物的踪影。
当今电子工业的飞速发展,更是与人们对硅的性质的认识息息相关。
本节课,我们就来学习硅及其化合物的有关知识。
[板书]第二节硅和二氧化硅
[过渡]首先,我们来认识一下元素含量居于自然界第二的硅单质的性质。
[板书]一、硅(Si)
[师]请大家阅读课本P145的第一、二自然段,总结出硅的存在形态、结构特点、物理性质等方面的内容。
[学生阅读]
[问]硅元素以什么形态存在于自然界?
硅元素主要存在于什么物质里?
[生]硅以化合态存在于自然界,硅元素主要存在于地壳的各种矿物和岩石里。
[问]硅有几种同素异形体?
分别是什么?
[生]硅有晶体硅和无定形硅两种同素异形体。
[问]为什么晶体硅的熔沸点高、硬度大?
[生]因为它的结构类似于金刚石。
[问]硅的导电性怎样?
[生]介于金属与非金属之间,是半导体。
[师]很好。
以上内容我们可总结如下:
[板书]以化合态存在于自然界,有两种同素异形体。
(1)物理性质:
熔、沸点高,硬度大,半导体。
[过渡]那么,硅单质的化学性质又有哪些?
其与同主族的碳相比,是否一样?
下面,我们就来学习这个问题。
[板书]
(2)化学性质
[师]请大家根据初中所学知识回答,碳单质有哪些化学性质?
[生]碳单质在常温下性质稳定,高温时可与氧气等活泼非金属反应。
在化学反应中常做还原剂。
[师]回答得很好。
那么,硅的性质是否也如此呢?
请大家阅读课本P146第一自然段进行总结。
[学生阅读后回答]
常温下,硅的化学性质不活泼,除氟气、氢氟酸和强碱外,硅不跟其他物质,如氧气、氯气、硝酸、硫酸等起反应。
加热时,能跟一些非金属反应,如它能和氧气反应生成二氧化硅。
[师]对。
我们可把上述硅单质的化学性质归纳如下:
[讲解并板书]常温下性质稳定
Si+2F2====SiF4Si+4HF====SiF4+2H2
Si+2NaOH+H2O====Na2SiO3+2H2Si+O2SiO2
[师]除此以外,硅在高温时还可分别与碳及氮气反应生成熔沸点很高、硬度很大的金刚砂碳化硅(SiC)及氮化硅(Si3N4)。
[过渡]物质的用途由其性质决定,硅的这些性质决定了硅什么样的用途呢?
请大家阅读课本P146第二自然段和课本P147选学内容硅的用途。
[板书](3)硅的用途
[学生阅读后回答]可以用来制集成电路、晶体管、硅整流器、太阳能电池,还可以用来制造变压器铁芯及耐酸设备等。
[师]回答得很好。
不过,大家需要知道的是,电子工业上所用的硅,都是纯度很高的硅,而由我们刚才所学知识知道,自然界没有单质硅存在。
那么,我们怎样制取硅呢?
请大家看课本后回答。
[板书](4)硅的制法
[学生看书后回答]我们使用的硅,都是从硅的化合物中提取的。
工业上用碳和二氧化硅在高温下反应制取硅。
[板书]SiO2+2CSi+2CO(工业制法)
[师]注意!
上述反应中的产物是一氧化碳,而不是二氧化碳。
另外,通过上述反应所制得的硅只是粗硅,用做半导体材料时,还需将其提纯。
[过渡]硅在常温下性质稳定,但在受热条件下可与氧气反应生成二氧化硅。
接下来,我们来学习硅的最高价氧化物二氧化硅的性质。
[板书]二、二氧化硅(SiO2)
[问]二氧化硅与二氧化碳都是第ⅣA族元素形成的最高价氧化物,它们的性质是否相同呢?
请大家回忆我们初中学过的二氧化碳的性质,并从物理性质和化学性质两方面回答。
[生]二氧化碳的物理性质是:
常温常压下是无色无味的气体,能溶于水,密度比空气大。
化学性质是:
本身不燃烧,一般情况下也不支持燃烧,能与水反应生成碳酸,能与碱反应,是酸性氧化物。
[师]大家回答得很流利。
请问,有没有固体的二氧化碳?
[生]有!
固体的二氧化碳叫干冰。
[师]干冰可以用来人工降雨,为什么?
[生]因为干冰有易升华的性质。
[师]那么,二氧化碳所具有的物理性质二氧化硅是否具有呢?
请大家看课本有关内容,比较二氧化碳与二氧化硅的物理性质。
[板书]
(1)物理性质
[学生看书后回答]二氧化硅与二氧化碳的物理性质差别很大,它是一种坚硬难熔的固体,不溶于水。
[板书]坚硬难溶的固体,不溶于水。
[过渡]二氧化硅的化学性质与二氧化碳相比,是不是也有这么大的差异呢?
请大家阅读课本有关内容,并填写下表。
[板书]
(2)化学性质
[投影展示]SiO2与CO2化学性质的比较
物质二氧化硅(SiO2)二氧化碳(CO2)
与水反应
与酸反应
与碱反应
与碱性氧化物反应
与碳反应
[找一个同学把答案填写在胶片上,不足部分由教师和学生共同补充]
注:
[上表答案]
不反应CO2+H2OH2CO3
SiO2+4HF====SiF4+2H2O不反应
SiO2+2NaOH====Na2SiO3+H2OCO2+2NaOH====Na2CO3+H2O
CO2+NaOH====NaHCO3
SiO2+CaOCaSiO3
CO2+Na2O====Na2CO3
SiO2+2CSi+2CO
CO2+C====2CO
[师]从上表可以看出,二氧化硅能与碱反应生成相应的盐和水,是一种酸性氧化物,它不能溶于水得到相应的酸硅酸。
酸性氧化物一般不与酸发生化学反应,而二氧化硅却能与氢氟酸发生反应,这也是工业上用氢氟酸雕刻玻璃的反应原理。
以上两点,属二氧化硅的特性。
由此,我们可总结出二氧化硅的主要化学性质为:
[讲解并板书]不溶于水的酸性氧化物,能与氢氟酸反应。
[问题探究]为什么实验室中盛放碱液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞。
[生]因为玻璃中含有SiO2,SiO2是酸性氧化物,能和碱起反应,容易使玻璃瓶塞和瓶颈粘在一起而不能打开。
[师]很正确。
[过渡]二氧化硅广泛存在于自然界中,与其他矿物共同构成了岩石,天然二氧化硅也叫硅石。
砂子的主要成分就是二氧化硅,石英的主要成分也是二氧化硅,水晶是纯度较高的二氧化硅。
请大家看课本有关内容,了解它们的用途。
并总结出来。
[板书](3)用途
[学生看书后回答]二氧化硅可用来做光导纤维;石英可用来做石英钟、石英表,耐高温的石英玻璃;水晶可以用来制造电子工业中的重要部件、光学仪器、工艺品、眼镜片等,含有有色杂质的石英,还可用于制造精密仪器轴承,耐磨器皿和装饰品等。
[师]大家回答得很全面。
[师]确实,二氧化硅在日常生活、生产和科研等方面有着重要的用途,但有时也会对人体造成危害,使人患硅肺病,请大家阅读课本P148二氧化硅粉尘的危害的内容。
[学生阅读后]
[师]希望大家努力学习,并能在将来发明和创造一些新的技术,新的设备以控制空气中粉尘的含量,从而为人类的健康和生存环境做出贡献。
[过渡]刚才我们提到二氧化硅不能溶于水得到相应的酸硅酸。
那么,硅酸是怎样的一种酸?
它怎样制得呢?
下面我们就来学习这个问题。
[板书]三、硅酸(H2SiO3)
[师]从上一节我们比较同主族元素的性质知道,硅酸是一种比碳酸还要弱的酸,它不溶于水,不能使指示剂变色,是一种白色粉末状的固体。
[板书]不溶于水,酸性比碳酸弱。
[师]硅酸可通过可溶性硅酸盐与酸反应得到,如:
[讲解并板书]Na2SiO3+2HCl+H2O====H4SiO4+2NaCl
Na2SiO3+CO2+2H2O====H4SiO4+Na2CO3
[讲解]生成的H4SiO4叫原硅酸,是一种白色胶状物质,不溶于水,在干燥的空气中易失水变成硅酸。
硅酸在加热条件下会进一步失水得到二氧化硅。
[板书]H4SiO4====H2SiO3+H2OH2SiO3SiO2+H2O
[过渡]刚才我们提到的硅酸钠,是一种可溶性的硅酸盐,而其他硅酸盐多数是不溶于水的。
硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分,自然界中存在的各种天然硅酸盐矿物,约占地壳质量的5%。
[板书]四、硅酸盐
[师]请大家看以下实验。
[演示实验]取两根一样的干燥布条(其中一根在硅酸钠溶液中浸过)在火焰上燃烧。
[问]两根布条燃烧的情况一样吗?
现象有何不同?
[生]不一样。
一根很容易燃烧,一根不燃。
[师]是什么原因造成了这样的差别呢?
答案在这里!
[板书]硅酸钠(Na2SiO3)
[讲解]不燃的布条是由于我预先在硅酸钠溶液中浸泡并晒干的。
这也是硅酸钠的用途之一。
硅酸钠的水溶液俗名水玻璃,其用途很广,建筑工业及造纸工业用它做粘合剂。
木材或织物用水玻璃浸泡过后既防腐又不易着火。
浸过水玻璃的鲜蛋可以长期保存。
水玻璃还用作软水剂,洗涤剂和制肥皂的填料。
它也是制硅胶和分子筛的原料。
硅酸盐的种类很多,结构也很复杂,通常可用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示其组成。
书写时,应把金属元素的氧化物写在前面,若有多种金属元素,按活泼性依次减弱的顺序写出其氧化物,然后写SiO2,最后写H2O,且各氧化物之间要用隔开。
如:
[板书并讲解]Na2SiO3Na2OSiO2
Al2(Si2O5)(OH)4Al2O32SiO22H2O
[师]粘土的主要成分也是硅酸盐,是制造陶瓷器的主要原料。
[投影练习]阅读下文,完成1~3题。
硅晶体结构类似于金刚石,低温下单质硅不活泼,与空气、H2O、酸均无作用,但可与强碱和强氧化剂在适当温度下作用,如硅能与卤素在加热或高温下生成四卤化硅,高价态硅的化合物可在高温下被碳、镁、氢等还原剂还原成单质硅;工业上也可用硅石与焦炭在高温下制金刚砂(SiC),某高纯硅炼制厂利用食盐、石英、水、焦炭为原料制取用作半导体材料的高纯硅。
1.假设根据每步反应建立一个生产车间,该高纯硅厂家需要几个车间
A.3个B.4个
C.5个D.6个
2.生产原理中没有涉及到的反应是
A.置换反应B.复分解反应
C.化合反应D.电解反应
3.该厂家不采用石英与焦炭直接制高纯硅的主要原因是
A.产量太低B.产品中含SiC
C.产品中含有过量的硅石和焦炭D.耗能太大
答案:
1.C2.B3.B
4.Al2O32SiO22H2O是
A.混合物B.硅酸盐
C.两种氧化物的水化物D.铝酸盐
解析:
硅酸盐的种类繁多,结构复杂,人们通常用金属氧化物和二氧化硅的形式来表示组成,如Na2SiO3改写成Na2OSiO2。
解此类题时,先把题目所给氧化物反写过来则为Al2(Si2O5)(OH)4,为高岭石,即为硅酸盐,不是混合物,也不是两种氧化物的水化物,更不是铝酸盐。
答案:
B
●板书设计
第三节硅和二氧化硅
一、硅(Si)
以化合态存在于自然界;有两种同素异形体。
(1)物理性质:
熔沸点高、硬度大、半导体。
(2)化学性质
常温下性质稳定
Si+O2SiO2
(3)硅的用途
(4)硅的制法
SiO2+2CSi+2CO(工业制法)
二、二氧化硅(SiO2)
(1)物理性质:
坚硬难溶的固体,不溶于水。
(2)化学性质:
不溶于水的酸性氧化物,能与氢氟酸反应。
(3)用途
三、硅酸(H2SiO3)
不溶于水,酸性比碳酸弱
Na2SiO3+2HCl+H2O====H4SiO4+2NaClNa2SiO3+CO2+2H2O====H4SiO4+Na2CO3
H4SiO4====H2SiO3+H2OH2SiO3SiO2+H2O
四、硅酸盐
硅酸钠(Na2SiO3)Na2OSiO2Al2(Si2O5)(OH)4Al2O32SiO22H2O
●教学说明
本节课采用了学生自学、教师引导归纳,并同已学知识相比较的教学方法,目的是为了让学生更多地参与教学,并在学习的过程中培养学生对知识的归纳、总结和探究的能力。
由于在初中已学过有关碳及其化合物的知识,采用对比的学习方法,可以使学生温故而知新。
学生在了解SiO2的用途时,教师同时引导他们了解SiO2粉尘的危害。
这可以培养学生在以后的实践中能辩证地看问题。
本课时增加了一个有关水玻璃的实验。
一是引起学生学习的兴趣;再就是学生会印象深刻;更重要的是消除学生对陈述性知识的乏味感,也希望能对后面硅酸盐工业的介绍,做一个很好的引子。
另外,如果授课时间允许,最好能专用一个课时来学习和整理碳及其化合物的有关知识,以使碳族元素的知识更加丰富和条理化。
小编为大家提供的高一年级必修1化学第六章知识点,大家仔细阅读了吗?
最后祝同学们学习进步。
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- 关 键 词:
- 一年级 必修 化学 第六 知识点 二氧化硅