人教版高中化学必修一教案：4.1无机非金属材料的主角 ----硅

第四章非金属及其化合物

第一节无机非金属材料的主角—硅

【三维目标】

【知识与技能】

1.了解硅酸钠的性质和主要用途；

2.对硅酸盐工业及一些产品有大致印象 ,体会硅酸盐的丰富性和复杂性；

3.了解硅是重要的半导体材料，在电子工业上的广泛用途。

【过程与方法】

本节课内容属于了解层次,行文浅显易懂,可让学生阅读自学,仔细体会有关知识的内涵,进行归纳总结，培养学生的自学、归纳能力。通过科学探究、学习探究的方法，体验硅酸盐的丰富性和复杂性。

【情感、态度与价值观】

以中国的陶瓷在世界文明中的重要地位为例，感悟我们中华民族的伟大与希望；以晶体硅在高新技术领域里的重要作用为例，体会科学、技术、社会之间的相互关系，使学生真正地认识到硅酸盐工业与人类生产、生活密切相关。

【教学重点】硅单质及其化合物硅酸钠的性质，硅的制法。

【教学难点】硅的制法和硅酸盐的丰富性和多样性。

【教具准备】多媒体课件、酒精灯、饱和硅酸钠溶液、氯化铁溶液、氯化铜溶液、氯化锰溶液、硫酸铝溶液、氯化钴溶液、烧杯、滤纸条、镊子、沙子等。

【教学过程】

【新课导入】播放视频——回“硅”历史，悠久的硅酸盐材料

引出硅酸盐。

【过渡】硅酸盐材料的历史源远流长，从远古时期的人面鱼纹彩陶，到古建筑砖瓦，再到现代宏伟建筑，无一不出现着硅酸盐的身影。硅酸

盐有什么样的性质？

【阅读讨论】课本77页第一段文字，思考硅酸盐的组成和性质。

【过渡】下面我们先来学习最简单的硅酸盐——硅酸钠的有关知识。【展示】硅酸钠试剂

【探究实验】硅酸钠的性质

【实验步骤】①将硅酸钠加水溶解，并检验其溶液的酸碱性；

②向硅酸钠溶液中滴加稀盐酸；

③向硅酸钠溶液中通二氧化碳。

现象：硅酸钠溶于水，滴加酚酞后溶液呈红色；向其中通入二氧化

碳或滴加稀盐酸后都产生白色胶状沉淀。

【结论】(1)硅酸钠能溶于水，水溶液呈碱性；(2)由于硅酸是一种弱酸，酸性比碳酸还要弱，利用强酸制弱酸的原理，所以向溶液中通二氧化碳或滴加稀盐酸有白色沉淀——硅酸生成，化学反应方程式为：

Na2SiO3＋H2O＋CO2==H2SiO3↓＋Na2CO3

Na2SiO3＋2HCl==H2SiO3↓＋2Na Cl

【实验探究】硅酸钠具有良好的耐热性

【实验步骤】取两片纱布分别放入蒸馏水和硅酸钠饱和溶液中，使之充分吸湿、浸透，取出稍沥干（不再滴液）后，同时在酒精灯外焰上加热，观察现象。

现象：放入蒸馏水的滤条水分蒸发后燃烧，硅酸钠饱和溶液中的滤条水分蒸发后不燃烧。

【结论】说明用水玻璃浸泡过的物质可以防火。

【实验探究】趣味实验——“百色沉淀”

【实验步骤】取5支试管，分别加入饱和硅酸钠溶液，将（氯化铁、氯化铜、氯化锰、硫酸铝、氯化钴）溶液分别投入到硅酸钠溶液中，静置观察现象。

【投影、总结】硅酸钠物理性质与化学性质。

【过渡】硅酸盐构成了地壳中大部分岩石、沙子、和土壤，约占地壳总量的90％以上。硅酸盐种类很多，结构也很复杂，那如何表示？【阅读讨论】课本77页资料卡片

【教师讲述】：硅酸盐有两种表示方法：盐化学式法和氧化物法。【投影】盐化学式法——适用于较简单硅酸盐。

【过渡】由于组成复杂，常用氧化物形式来表示。

氧化物的顺序一般是：活泼金属氧化物·较活泼金属氧化物·SiO2·H2O

氧化物前系数配平原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置系数。

【强调】注意事项：①氧化物之间以“·”隔开。②系数配置出现分

数时应化为整数。

例如：正长石KAlSi3O8不能写成1/2K2O·1/2Al2O3·3SiO2，应写成K2O Al2O3·6SiO2。

【讲述】：由于硅酸盐的组成与结构很复杂，为了简化对硅酸盐组成的表示方法，采用了氧化物法。实际上硅酸盐不是以简单的氧化物形式存在，而是以种种结构复杂的盐的形式存在的。

【展示】应用广泛的硅酸盐产品，新型含硅材料、硅酸盐产品硅酸盐是构成地壳、岩石的主要成分，从古到今人们创造性的生产出了几大硅酸盐产品——玻璃、水泥、陶瓷等，它们是使用量最大的无机非金属材料。

【过渡】同学们，你们知道硅谷吗？

【投影】“硅”丽世界，从沙滩到用户——引出硅单质

【阅读讨论】课本79页到80页内容，概括硅的物理性质与用途。【总结】1.硅的物理性质：灰黑色、有金属光泽，硬而脆的固体，熔、沸点高，硬度大，质地脆。硅在元素周期表中处于金属与非金属的过渡位置，是良好的半导体材料。

2.硅的化学性质

常温下，硅的化学性质不活泼，除氟气、氢氟酸和强碱外，硅不跟其他物质起反应，如：O2、Cl2、H2SO4、HNO3等。

Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑，Si＋2NaOH＋H2O ===Na2SiO3＋2H2↑

【设问】从20世纪中叶开始，硅成了信息技术的关键材料，那单质硅能用做什么呢？

【投影】单晶硅的用途

(1)用于制造硅芯片、集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件；

(2)制造太阳能电池；

(3)制造合金，如含硅4%(质量分数)的钢导磁性好制造变压器的铁芯；

含硅15%(质量分数)的钢有良好的耐酸性等。

高温

【过渡】如何制备硅单质？Si＋2C===Si＋2CO↑

【课堂小结】通过学习，我们了解了三大硅酸盐产品玻璃、水泥、陶瓷和晶体硅的用途，我们的生活离不开它们。当前，随着科技的发展，对它们的要求越来越高，我们同学要好好学习科学文化知识，将来把它们的用途发挥到更广阔的领域。正如这张相片一样，我们不仅要防沙、治沙，更要用沙！

【练习】

1．判断

(1)硅酸钠可以改写为Na2O·SiO2，故硅酸钠是混合物，含有Na2O 和SiO2。( )

(2)硅酸钠俗称水玻璃，是一种防火剂。( )

(3)硅酸盐是一大类结构复杂的固态物质。( )

(4)普通玻璃和水泥的生产原料均含石灰石。( )

(5)光电池可以将光能直接转化为电能。( )

2．下列有关硅及其化合物的说法正确的是 ( )

A．Si用途广泛，是太阳能电池和光导纤维的主要成分

B．SiO2是硅酸的酸酐，只能与NaOH溶液反应，不能与任何酸反应

C．硅酸酸性比碳酸弱，所以SiO2不能跟Na2CO3反应

D．绝大多数硅酸盐难溶于水，组成复杂，通常用氧化物的形式表示其组成

【作业】课后练习1、3、4

【板书设计】略

【教学反思】本节课在知识的理解上，亦无难点。难的是如何真正激发学生的学习兴趣，并让其产生强烈的求知欲。若单纯地让学生去自学这部分知识，学生很容易读懂，但日后的印象会如过眼烟云；若只是教师讲述，学生会有单调乏味之感。基于以上考虑，采取图像展示、学生自学、归纳、教师激疑引导、实验问答等教学方法，激活了学生思维。如通过演示实验，可让学生有较深的印象。另外，在课堂上还补充了一些课外知识，扩大了学生的知识面，使学生愉快地接受了所学知识，学生的学习兴趣得到了提升，学生在课堂上的主体性得到了较好的体现。