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1、2022年高中化學(xué) 《含硅礦物與信息材料》教案2 蘇教版必修1
導(dǎo)入新課:
提問:硅在自然界中無游離態(tài),為什么?是不是單質(zhì)硅的性質(zhì)很活潑?
學(xué)生活動(dòng):硅在自然界中無游離態(tài),不是硅單質(zhì)性質(zhì)活潑。(硅元素的親氧性和地殼運(yùn)動(dòng)等因素)
過渡:下面我們就一起來討論學(xué)習(xí)硅單質(zhì)的性質(zhì)和用途。
教學(xué)過程:
一、硅
1.物理性質(zhì):(1)硅是灰色,有金屬光澤的硬而脆的固體固體。(2)它的結(jié)構(gòu)類似于金剛石,熔沸點(diǎn)高,硬度大。(3)良好的半導(dǎo)體材料。
2.化學(xué)性質(zhì)
(1)常溫下化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定,不跟氧氣、氯氣、硫酸、硝酸等反應(yīng)。
(2)加熱能與氧氣、C等反應(yīng) Si+O2
(3)常溫下能與氟氣
2、(F2)、氫氟酸(HF)反應(yīng)
Si十 F2―― Si十 HF――
3.工業(yè)制法 SiO2+C_____+_____(粗硅)
[討論](1)該反應(yīng)中氧化劑是_______,還原劑是_______。(2)用雙線橋表示電子轉(zhuǎn)移的方向與數(shù)目(3)C被氧化后的產(chǎn)物是CO還是CO2?
Si+Cl2_____+_____ ,SiCl4+H2_____+_____(高純硅)。
二:二氧化硅(SiO2)
1、存在:二氧化硅廣泛存在于自然界中,與其他礦物共同構(gòu)成了巖石。
天然二氧化硅的礦物有:硅石、水晶、石英、瑪瑙、石英砂等。
2、結(jié)
3、構(gòu):二氧化硅晶體與金剛石結(jié)構(gòu)相似是正四面體的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
3.二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)
高溫
(1)酸性氧化物:SiO2是酸性氧化物,是H2SiO3的酸酐,但不溶于水。
SiO2+CaO ====== CaSiO3,SiO2+2NaOH = Na2SiO3 + H2O
高溫
SiO2 + 4HF === SiF4 + 2H2O
(2)弱氧化性 SiO2+2C ====== Si + 2CO
[討論] ①實(shí)驗(yàn)室能否用帶玻璃塞的玻璃瓶盛放氫氧化鈉溶液?
②實(shí)驗(yàn)室能否用玻璃瓶盛放HF溶液?
(3)與鹽反應(yīng)
SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2 SiO2+CaCO
4、3CaSiO3+CO2
4.用途:
(1)SiO2是制造光導(dǎo)纖維的主要原料。
(2)石英制作石英玻璃、石英電子表、石英鐘等。
(3)水晶常用來制造電子工業(yè)的重要部件、光學(xué)儀器、工藝品等。
(4)石英砂常用作制玻璃和建筑材料。
(總結(jié)歸納)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,通過學(xué)習(xí),我們了解到硅及其化合物在社會(huì)發(fā)展和人類文明進(jìn)步歷程中充當(dāng)了一個(gè)非常重要的角色,可以說目前全球信息的流通、電子工業(yè)的發(fā)展都離不開硅的;我們也相信隨著科技的發(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),開發(fā)、研究硅這古老而又年輕的
5、元素在更多方面的應(yīng)用。
板書設(shè)計(jì):
一、硅單質(zhì)
1.硅單質(zhì)的結(jié)構(gòu):正四面體空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。與金剛石類似。
2.性質(zhì):(1)物理性質(zhì):
(2)化學(xué)性質(zhì):
3.硅的用途:
4.工業(yè)生產(chǎn)硅:
制粗硅:SiO2 + 2C Si + 2CO
制純硅:Si + 2Cl2 SiCl4(液態(tài))
SiCl4 + 2H2 Si + 4HCl
二、二氧化硅的結(jié)構(gòu)和性質(zhì):
1.SiO2的結(jié)構(gòu):正四面體的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。(可以理解為在晶體硅的結(jié)構(gòu)中兩個(gè)硅原子中間插入一個(gè)氧原子。)
2.SiO2在自然界中有較純的水晶、含有少量雜質(zhì)的石英和普遍存在的沙。自然界的二氧化硅又稱硅石。
6、3.SiO2物理性質(zhì):
4.SiO2化學(xué)性質(zhì):
SiO2 + 4HF == SiF4 + 2H2O (雕刻玻璃的反應(yīng)),
SiO2 + 2NaOH == Na2SiO3 + H2O (實(shí)驗(yàn)室裝堿試劑瓶不能用玻璃塞的原因).
5.SiO2的用途:制石英玻璃,是光導(dǎo)纖維的主要原料;制鐘表部件;可制耐磨材料;用于玻璃的生產(chǎn);在光學(xué)儀器、電子工業(yè)等方面廣泛應(yīng)用。
【隨堂練習(xí)】
1.下列關(guān)于硅的說法中不正確的是( )
A. 硅是非金屬元素,它的單質(zhì)晶體是灰黑色的金屬光澤的固體
B.硅的導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間,是良好的半導(dǎo)體
C.硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑,常溫下不與任何物質(zhì)反應(yīng)
7、
D.加熱到一定溫度是,硅能與氯氣、氧氣等非金屬反應(yīng)
2.下列關(guān)于二氧化硅的敘述正確的是( )
A.二氧化硅是由二氧化硅分子組成的,它的熔點(diǎn)高、硬度大
B.二氧化硅可用于制造晶體管、集成電路
C.二氧化硅可用于制造石英鐘表的電壓材料和光導(dǎo)纖維
D.二氧化硅是酸性氧化物,它不溶于任何酸
3.玻璃的主要成分之一是二氧化硅,能在玻璃上進(jìn)行蝕刻,將其制成毛玻璃和雕花玻璃的物質(zhì)( )
A.燒堿 B.純堿 C.氫氟酸 D.鹽酸
4.(xx廣東)下列說法正確的是( )
A.硅材料廣泛應(yīng)用與光纖通訊
B.工藝師利用鹽酸刻蝕石英制作藝術(shù)品
C.水晶項(xiàng)鏈和餐
8、桌上的瓷盤都是硅酸鹽制品
D. 粗硅制備單質(zhì)硅不涉及氧化還原反應(yīng)
5.下列離子方程式書寫不正確的是( )
A.石英與燒堿反應(yīng):SiO2+2OH-=SiO32-+H2O
B.往燒堿溶液中通入CO2:CO2+ 2OH-= H2O+ CO32-
C.向小蘇打溶液中加入過量的石灰水:2HCO3-+Ca2++2OH-=CaCO3↓+H2O+ CO32-
D.往水玻璃中加入鹽酸:2H++SiO32-+H2O=H4SiO4↓
6.高嶺土(主要成分是Al2O3.2SiO2.2H2O,還含有少量CuO、Fe2O3)可用來制取新型凈水劑(鋁的化合物),其步驟如下:將土樣和純堿混合均勻,加熱熔融
9、,冷卻后用水浸取熔塊過濾,棄去殘?jiān)?,濾液用鹽酸酸化,經(jīng)過濾,分別得到沉淀和溶液,溶液即凈水劑。
(1)寫出熔融時(shí)主要成分與純堿反應(yīng)方程式(Al2O3與純堿反應(yīng)和SiO2與純堿的反應(yīng)類似):
(2)最后沉淀物是
生成該沉淀的離子方程式為
(3 )實(shí)驗(yàn)室常用的坩堝有瓷坩堝、氧化鋁坩堝、和鐵坩堝,本實(shí)驗(yàn)在熔融土樣時(shí)應(yīng)選用
坩堝。
答案:1.C 2.C 3.C 4.A 5.C
6.(1)SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2↑
Al2O3 + Na2CO3 2NaAlO2 + CO2↑
(2)H2SiO3(或H4SiO4); SiO32-+2H+= H2SiO3 ↓ (或2H++SiO32-+H2O=H4SiO4↓)
(3)鐵