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
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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

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时间:2020-12-18

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资料简介
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·SiO2 ②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〗

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