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2019-2020年高中化學(xué) 3.3《含硅礦物與信息材料》教案 蘇教版必修1 一、學(xué)習(xí)目標(biāo) （1）了解硅、二氧化硅、硅酸鹽的存在與性質(zhì)。 （2）通過(guò)對(duì)硅酸鹽工業(yè)產(chǎn)品的了解，感受硅酸鹽礦物的應(yīng)用與人類文明的發(fā)展的密切關(guān)系。 （3）從傳統(tǒng)材料到信息材料的學(xué)習(xí)，體會(huì)到“化學(xué)―人類進(jìn)步的關(guān)鍵”,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生研究、探索和發(fā)現(xiàn)新材料的意識(shí)。 二、重點(diǎn)和難點(diǎn) 重點(diǎn)：硅酸鈉、單質(zhì)硅、二氧化硅的性質(zhì)；硅酸鹽的氧化物形式的書寫。 三、設(shè)計(jì)思路 本節(jié)課從介紹我們身邊的高科技材料入手，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。由于本節(jié)課內(nèi)容比較簡(jiǎn)單,所以采用學(xué)生自主學(xué)習(xí)與師生共同歸納總結(jié)的教學(xué)方式，以促使學(xué)生更多地參與教學(xué)過(guò)程。最后可以通過(guò)大量的圖片介紹硅酸鹽產(chǎn)品，以揭示化學(xué)與社會(huì)發(fā)展的相互關(guān)系。 四、教學(xué)過(guò)程 【展示】含硅化合物及產(chǎn)品(ppt2)。 【過(guò)渡】硅在地殼中分布廣泛，也是人類接觸最早的元素之一。從燧石取火到當(dāng)今的單晶硅、光纖等高科技材料，人類對(duì)硅的認(rèn)識(shí)從來(lái)就沒(méi)有停止過(guò)。人們最初接觸的主要是傳統(tǒng)的硅酸鹽產(chǎn)品——陶瓷、磚瓦、水泥和玻璃。在介紹硅酸鹽工業(yè)前我們先來(lái)學(xué)習(xí)下面有關(guān)的知識(shí)。 【提問(wèn)】（1）硅元素在地殼中的含量怎樣？ （2）硅元素在自然界主要有哪些存在形式？ 【過(guò)渡】硅元素在自然界中廣泛存在，主要是硅酸鹽和二氧化硅的形式，下面我們先來(lái)了解硅酸鹽的有關(guān)知識(shí)。 【展示】自然界中的一些硅酸鹽的圖片及化學(xué)式(ppt3)。 【講解】硅酸鹽的組成相當(dāng)復(fù)雜，常改寫成氧化物的形式。 【介紹】將硅酸鹽化學(xué)式改寫成氧化物的形式。 【板書】一、硅酸鹽 【練習(xí)】(ppt4) 1．將硅酸鈉(Na2SiO3)改寫為氧化物形式：（Na2OSiO2）。 2．將滑石[Mg3(Si4O10)(OH)2]改寫為氧化物形式：（3MgO4SiO2H2O）。 3．將鈉長(zhǎng)石(NaAlSi3O8)改寫為氧化物形式：（Na2OAl2O36SiO2）。 【過(guò)渡】在硅酸鹽中，硅酸鈉是極少數(shù)溶于水中的一種，用途廣泛，下面我們先來(lái)學(xué)習(xí)它的有關(guān)知識(shí)。 【板書】二、硅酸鈉(ppt5) 【介紹】硅酸鈉是極少數(shù)可溶于水的硅酸鹽中的一種，其水溶液俗稱“水玻璃”，是建筑行業(yè)經(jīng)常使用的一種黏合劑。也可做防腐劑、防火劑。 【過(guò)渡】在人類社會(huì)發(fā)展的過(guò)程中，大自然饋贈(zèng)給人類很多材料，如泥土、木材、石頭等，但這些已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人類社會(huì)發(fā)展的需求。所以，人們不斷地研制各種各樣的新材料，以滿足人類物質(zhì)文明和科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的需要。 【設(shè)問(wèn)】我們的生活越來(lái)越好,許多的家庭都購(gòu)買了新的住房。買房，對(duì)任何一個(gè)家庭來(lái)說(shuō)，都是一樁大事，你們的父母少不得也要聽聽你們的建議說(shuō)說(shuō)看，從你們的角度，希望這房子至少應(yīng)具備哪些基本條件呢？ 【過(guò)渡】你們所提的要求，與兩種硅酸鹽產(chǎn)品——水泥和玻璃的品種和質(zhì)量是分不開的。水泥和玻璃都屬于傳統(tǒng)的硅酸鹽產(chǎn)品。 【板書】三．傳統(tǒng)的硅酸鹽產(chǎn)品 （ppt6） 【展示】水泥圖片（ppt6） 【學(xué)生活動(dòng)】閱讀課本P79，并回答問(wèn)題： （1）水泥的特性 （2）水泥的主要原料 （3）水泥的用途 【板書】1． 水泥(ppt7、8) （1）特性：具有水硬性。 （2）工業(yè)制備： ①原料：黏土和石灰石 ②設(shè)備：回轉(zhuǎn)窯 ③反應(yīng)條件：高溫煅燒 ④添加：石膏（作用——調(diào)節(jié)水泥的硬化速度）。 （3）主要成分：硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣。 【介紹】水泥以黏土和石灰石為主要原料，經(jīng)研磨，混合后在水泥回轉(zhuǎn)窯中煅燒，再加入適量石膏，并研磨成細(xì)粉就得到普通水泥。解放前，我國(guó)的水泥生產(chǎn)量很小，解放后，水泥工業(yè)有了迅速的發(fā)展。1985年，我國(guó)的水泥產(chǎn)量躍居世界第一位。xx年，產(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量的37.5%。并且，我國(guó)的水泥制品工業(yè)發(fā)展也很迅猛，各種水泥制品被廣泛使用，以代替鋼材和木材。 【介紹】常見的水泥制品和用途。（ppt9、10） 【過(guò)渡】玻璃也是硅酸鹽產(chǎn)品。 【板書】2.玻璃（ppt11） 【播放】玻璃生產(chǎn)過(guò)程的視頻（ppt12） 【學(xué)生活動(dòng)】閱讀課本P80，了解玻璃的相關(guān)內(nèi)容。 【介紹】玻璃的生產(chǎn)過(guò)程。 【板書】2.玻璃（ppt13） ①主要性質(zhì)：無(wú)固定熔點(diǎn) ②原料：純堿、石灰石、石英 ③設(shè)備：玻璃熔爐 ④反應(yīng)條件：高溫 ⑤成分：Na2OCaO6SiO2 【介紹】 幾種常見的玻璃及其它們的特性和用途。（ppt14-18） 【提問(wèn)】同學(xué)們的英語(yǔ)水平估計(jì)要比我高，請(qǐng)看這句英文：To China for china ,China with china, dinner with china．是什么意思呢？(ppt19) 【提示】在英語(yǔ)中，China是中國(guó)，而china是瓷器的意思，將中國(guó)稱為“China”是說(shuō)中國(guó)是瓷器之都。 【介紹】陶瓷的起源（ppt20）和陶瓷的燒制過(guò)程。(ppt21) 【學(xué)生活動(dòng)】閱讀課本P80，了解瓷器的相關(guān)內(nèi)容。 【板書】3．陶瓷(ppt22) 主要原料：粘土（其主要成分為Al2O32SiO22H2O） 【介紹】現(xiàn)代陶瓷的應(yīng)用（ppt23、24） 【鞏固練習(xí)】(ppt25) １．水玻璃不具備的用途是 （ C ） A.耐酸水泥摻料 B.木材防腐劑 C.食品添加劑 D.建筑材料黏合劑 ２．下列工業(yè)生產(chǎn)，用石灰石作為原料的（ A ） ①用海水為原料生產(chǎn)鎂，②制硅酸鹽水泥，③制普通玻璃，④冶煉生鐵，⑤制漂白粉。 A.①②③④⑤ B.②③④⑤ C.①②③⑤ D.①②③④ 【結(jié)束語(yǔ)】 本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了含硅的傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料——水泥、玻璃、陶瓷的生產(chǎn)和用途，知道了我們的衣食住行都離不開硅，它是帶來(lái)人類文明的重要元素之一。 【作業(yè)】 完成“練習(xí)與實(shí)踐”：第1、4、5題。 第3單元 課時(shí)2二氧化硅與信息材料 一、學(xué)習(xí)目標(biāo) （1）知道二氧化硅的一些性質(zhì)及硅單質(zhì)的制備，了解二氧化硅和單晶硅的用途，以及與人類文明發(fā)展的密切關(guān)系。 （2）了解我國(guó)材料科學(xué)發(fā)展的成就，社會(huì)及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展對(duì)新型材料的要求，激發(fā)學(xué)習(xí)化學(xué)的熱情，提高社會(huì)責(zé)任感。 二、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn) 重點(diǎn)：二氧化硅和單晶硅的應(yīng)用，二氧化硅的性質(zhì)。 難點(diǎn)：二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)。 三、設(shè)計(jì)思路 本節(jié)課內(nèi)容較貼近生活實(shí)際，所以在教學(xué)中考慮充分利用實(shí)物、模型及教科書中的彩圖和插圖，增強(qiáng)教學(xué)的直觀性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，本節(jié)內(nèi)容較簡(jiǎn)單，可通過(guò)學(xué)生自己閱讀歸納和老師評(píng)價(jià)總結(jié)的方法來(lái)認(rèn)識(shí)物質(zhì)的共性和個(gè)性，有利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的記憶和掌握。 四、教學(xué)過(guò)程 【導(dǎo)入新課】你們平時(shí)愛看電視嗎？主持人中你們最喜歡哪一位？ 【設(shè)疑】很多節(jié)目都有主持人在現(xiàn)場(chǎng)與全國(guó)各地的觀眾進(jìn)行交流的場(chǎng)景，那么，聲音和圖像信號(hào)是如何同步及時(shí)傳輸?shù)礁鞯氐哪?？又是使用了什么材料呢? 【講述】 圖像信號(hào)、聲音信號(hào)必須依靠光纜及時(shí)傳遞，讓我們盡管身處不同的地方，卻都能同步收看。制光纜的主要原料是二氧化硅，下面我們首先研究二氧化硅的性質(zhì)。 【投影】瑪瑙、石英等圖片（ppt2） 【講述】這些物質(zhì)的主要成分都是二氧化硅。 【板書】 一、二氧化硅 1．存在形式：沙子、石英、水晶、硅藻土 【設(shè)問(wèn)】二氧化硅是氧化物，它是哪類氧化物？ 【學(xué)生回答】酸性氧化物。 【設(shè)疑】 酸性氧化物應(yīng)該具有那些性質(zhì)呢？請(qǐng)大家根據(jù)閱讀課本內(nèi)容設(shè)計(jì)表格歸納二氧化硅的性質(zhì)。 【板書】2．性質(zhì)：(ppt3) 性質(zhì) 二氧化硅 狀態(tài) 固態(tài) 硬度 大 熔沸點(diǎn) 很高 化學(xué)性質(zhì) 與水 不反應(yīng) 與堿溶液 SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O 與堿性氧化物 SiO2+CaOCaSiO3 【歸納】從上面的比較我們看出，SiO2性質(zhì)不活潑，不與水、酸（氫氟酸除外）反應(yīng)，耐高溫、耐腐蝕。但可與堿性氧化物和強(qiáng)堿溶液反應(yīng)。 【設(shè)疑】盛放氫氧化鈉溶液的玻璃試劑瓶不能用玻璃塞，你知道是什么原因嗎？ 【強(qiáng)調(diào)】氫氧化鈉與玻璃中二氧化硅反應(yīng)，生成硅酸鈉，具有粘性，容易把瓶子和塞子粘住，不容易打開。 【講述】 SiO2的熔沸點(diǎn)很高是由它的結(jié)構(gòu)決定的，它是空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。 【板書】（ppt4） 3．空間結(jié)構(gòu)：立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)單元：正四面體 【介紹】 SiO2用途非常廣泛，可用于制作光學(xué)鏡片、石英坩堝等，我們來(lái)看介紹。（ppt5、6、7） 【過(guò)渡】我們開始講的光導(dǎo)纖維也是由SiO2制取的。 二．光導(dǎo)纖維（ppt8） 【講述】光導(dǎo)纖維，簡(jiǎn)稱“光纖”，就是一種能利用光的全反射作用來(lái)傳導(dǎo)光線的透明度極高的玻璃細(xì)絲。光纖通信發(fā)展很快，全世界總量超過(guò)1億公里。我國(guó)在這方面起步并不算晚，1995年一年鋪設(shè)了130萬(wàn)公里，全國(guó)已形成八橫八縱的干線網(wǎng)。中日海底光纜已經(jīng)開通，中美海底光纜工程也已經(jīng)啟動(dòng)。1992年美國(guó)曾提出一項(xiàng)關(guān)于通信方面的計(jì)劃，這就是“信息高速公路”計(jì)劃，而光纖、光纜是信息高速公路的基石。 【觀看】光導(dǎo)纖維介紹的錄像。（ppt9） 【提問(wèn)】剛才錄像中提到了光導(dǎo)纖維有哪些用途呢？ 【講述】光導(dǎo)纖維的應(yīng)用。（ppt10） 【過(guò)渡】光纖很神奇，下面我們?cè)賮?lái)看個(gè)神奇的圖片：用硅原子組成的兩個(gè)漢字“中國(guó)”。(ppt11) 【介紹】照片上的兩個(gè)字是在硅晶體表面，通過(guò)操縱硅原子“寫出”的?！爸袊?guó)”兩個(gè)字“筆畫”的寬度約兩納米，這是目前世界上最小的漢字，說(shuō)明人類已進(jìn)入操縱原子的時(shí)代，目前只有中國(guó)等少數(shù)國(guó)家掌握。我們應(yīng)該為此感到自豪。 【講述】硅常作半導(dǎo)體材料。硅半導(dǎo)體材料的制備必須先制得高純硅，請(qǐng)看制備出的硅晶體圖片。 【設(shè)問(wèn)】那么硅晶體又是如何制備的呢？ 【板書】三、硅（ppt12） 1．硅的制備 制粗硅：2C+SiO2Si+2CO↑ 【過(guò)渡】這樣制得的硅仍含有雜質(zhì)，純度不高，仍然不能滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，所以要把粗硅提純。 【板書】硅提純： Si+2Cl2SiCl4（400—500 ℃） SiCl4+2H2Si+4HCl 【引導(dǎo)】晶體硅的性質(zhì)又怎樣呢？請(qǐng)大家閱讀課本82頁(yè)，然后歸納一下。 【板書】2．硅的物理性質(zhì)(ppt13) 灰黑色、有金屬光澤、硬而脆的固體。熔沸點(diǎn)高，硬度大，難溶于水。 硅晶體的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是一種重要的半導(dǎo)體材料。 3．硅的化學(xué)性質(zhì)(ppt14) （1）常溫下，性質(zhì)穩(wěn)定，與氧氣、氯氣、硝硫酸等都很難反應(yīng) （2）加熱高溫條件下，與氧氣、氯氣等反應(yīng)。 Si + O2 SiO2 Si + 2Cl2 SiCl4（液態(tài)） 4．硅的用途（ppt15、16、17） 【鞏固練習(xí)】(ppt18、19、20) 1．下列關(guān)于硅和二氧化硅的性質(zhì)敘述中正確的是 （ C ） A.常溫下O2能把Si氧化成SiO2 B．SiO2是酸性氧化物，能與水反應(yīng)生成硅酸 C．石英、水晶、海沙的主要成分都是SiO2 D．硅通常很穩(wěn)定，不溶于常見的溶液中。 2．要除去SiO2中混有的少量雜質(zhì)CaCO3，最適宜的試劑是 ( B ) A.水 B.鹽酸 C.稀硫酸 D.氫氧化鈉溶液。 3．據(jù)xx年12月有消息報(bào)道，有科學(xué)家提出硅是“21世紀(jì)的能源”、“未來(lái)的石油”的觀點(diǎn) 。假如硅作為一種普通使用的新型能源被開發(fā)利用，關(guān)于其有利因素的下列說(shuō)法中，你認(rèn)為不妥當(dāng)?shù)氖? （ D ） A.硅便于運(yùn)輸、儲(chǔ)存，從安全角度考慮，硅是最佳的燃料； B.硅的來(lái)源豐富，易開采，且可再生； C.硅燃燒放出的熱量大，且燃燒產(chǎn)物對(duì)環(huán)境污染程度底，容易有效控制； D.尋找高效催化劑，使硅的生產(chǎn)耗能很低，是硅能源開發(fā)利用的關(guān)鍵技術(shù) 【結(jié)束語(yǔ)】這節(jié)課我們主要學(xué)習(xí)了硅單質(zhì)和二氧化硅的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)及用途，我們也了解到硅及其化合物在全球信息的流通、電子業(yè)的發(fā)展中充當(dāng)了非常重要的角色，隨著科技的發(fā)展，它們還會(huì)為人類文明的進(jìn)步發(fā)揮更多的作用，創(chuàng)造更多的奇跡。希望同學(xué)們努力學(xué)習(xí)，掌握更多的科學(xué)知識(shí)，研究硅這古老而又年輕的元素在更多方面的應(yīng)用。 【作業(yè)】1． 完成“練習(xí)與實(shí)踐”第2、3、6三題。 2．通過(guò)查閱資料了解硅及其化合物在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用。