高中化学苏教版必修一第三单元 含硅矿物与信息材料教案设计

3.3.2 二氧化硅与信息材料

导入新课：

提问：硅在自然界中无游离态，为什么？是不是单质硅的性质很活泼？

学生活动:硅在自然界中无游离态，不是硅单质性质活泼。（硅元素的亲氧性和地壳运动等因素）

过渡：下面我们就一起来讨论学习硅单质的性质和用途。

教学过程：

一、硅

1．物理性质：（1）硅是灰色，有金属光泽的硬而脆的固体固体。（2）它的结构类似于金刚石，熔沸点高，硬度大。（3）良好的半导体材料。

2．化学性质                     

（1）常温下化学性质很稳定，不跟氧气、氯气、硫酸、硝酸等反应。

（2）加热能与氧气、C等反应   Si+O2

（3）常温下能与氟气（F2）、氢氟酸（HF）反应

Si十  F2――          Si十  HF――

3．工业制法  SiO2+C_____+_____（粗硅）

[讨论]（1）该反应中氧化剂是_______，还原剂是_______。（2）用双线桥表示电子转移的方向与数目（3）C被氧化后的产物是CO还是CO2？

           Si+Cl2_____+_____         ，SiCl4+H2_____+_____(高纯硅)。

二：二氧化硅（SiO2）                     

1、存在：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。

天然二氧化硅的矿物有：硅石、水晶、石英、玛瑙、石英砂等。

2、结构：二氧化硅晶体与金刚石结构相似是正四面体的空间网状结构。

3．二氧化硅的化学性质

(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

SiO2 ＋ 4HF === SiF4 ＋ 2H2O

(2)弱氧化性     SiO2＋2C ====== Si + 2CO

[讨论] ①实验室能否用带玻璃塞的玻璃瓶盛放氢氧化钠溶液？

②实验室能否用玻璃瓶盛放HF溶液？

（3）与盐反应

SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2   SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2

4.用途：

 (1)SiO2是制造光导纤维的主要原料。

(2)石英制作石英玻璃、石英电子表、石英钟等。

(3)水晶常用来制造电子工业的重要部件、光学仪器、工艺品等。

(4)石英砂常用作制玻璃和建筑材料。

（总结归纳）这节课我们主要学习了硅单质和二氧化硅的结构和性质及用途，通过学习，我们了解到硅及其化合物在社会发展和人类文明进步历程中充当了一个非常重要的角色，可以说目前全球信息的流通、电子工业的发展都离不开硅的；我们也相信随着科技的发展，它们还会为人类文明的进步发挥更多的作用，创造更多的奇迹。希望同学们努力学习，掌握更多的科学知识，开发、研究硅这古老而又年轻的元素在更多方面的应用。

 板书设计：

一、硅单质                     

1．硅单质的结构：正四面体空间网状结构。与金刚石类似。

2．性质：（1）物理性质：

（2）化学性质：  

3.硅的用途：

4．工业生产硅：

制粗硅：SiO2 + 2C Si + 2CO

制纯硅：Si + 2Cl2 SiCl4(液态)

SiCl4 + 2H2 Si + 4HCl

二、二氧化硅的结构和性质：

1．SiO2的结构：正四面体的空间网状结构。（可以理解为在晶体硅的结构中两个硅原子中间插入一个氧原子。）

2．SiO2在自然界中有较纯的水晶、含有少量杂质的石英和普遍存在的沙。自然界的二氧化硅又称硅石。                     

3．SiO2物理性质：

4．SiO2化学性质：

SiO2 + 4HF == SiF4 + 2H2O （雕刻玻璃的反应),

SiO2 + 2NaOH == Na2SiO3 + H2O （实验室装碱试剂瓶不能用玻璃塞的原因）.

5．SiO2的用途：制石英玻璃，是光导纤维的主要原料；制钟表部件；可制耐磨材料；用于玻璃的生产；在光学仪器、电子工业等方面广泛应用。

【随堂练习】

1.下列关于硅的说法中不正确的是（   ）

A. 硅是非金属元素，它的单质晶体是灰黑色的金属光泽的固体

B．硅的导电性能介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体

C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应

D．加热到一定温度是，硅能与氯气、氧气等非金属反应

2.下列关于二氧化硅的叙述正确的是（   ）

A．二氧化硅是由二氧化硅分子组成的，它的熔点高、硬度大

B．二氧化硅可用于制造晶体管、集成电路

C．二氧化硅可用于制造石英钟表的电压材料和光导纤维

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，能在玻璃上进行蚀刻，将其制成毛玻璃和雕花玻璃的物质（   ）

A．烧碱    B．纯碱    C．氢氟酸    D．盐酸

4.（2007广东）下列说法正确的是（    ）

A．硅材料广泛应用与光纤通讯

B．工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品

C．水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品

D. 粗硅制备单质硅不涉及氧化还原反应

5．下列离子方程式书写不正确的是（    ）

A．石英与烧碱反应：SiO2+2OH-=SiO32-+H2O

B．往烧碱溶液中通入CO2：CO2+ 2OH-= H2O+ CO32-

C．向小苏打溶液中加入过量的石灰水：2HCO3-+Ca2++2OH-=CaCO3↓+H2O+ CO32-

D．往水玻璃中加入盐酸：2H++SiO32-+H2O=H4SiO4↓

6.高岭土（主要成分是Al2O3.2SiO2.2H2O,还含有少量CuO、Fe2O3）可用来制取新型净水剂（铝的化合物），其步骤如下：将土样和纯碱混合均匀，加热熔融，冷却后用水浸取熔块过滤，弃去残渣，滤液用盐酸酸化，经过滤，分别得到沉淀和溶液，溶液即净水剂。

（1）写出熔融时主要成分与纯碱反应方程式（Al2O3与纯碱反应和SiO2与纯碱的反应类似）：                                             

（2）最后沉淀物是        

生成该沉淀的离子方程式为                                             

（3 ）实验室常用的坩埚有瓷坩埚、氧化铝坩埚、和铁坩埚，本实验在熔融土样时应选用        

坩埚。                     

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)铁