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第一节 无机非金属材料的主角------硅 （第1课时） 一、三维目标 知识与技能 1、了解硅在自然界中的含量、存在、用途 2、了解二氧化硅的物理性质，掌握二氧化硅的化学性质 3、了解硅的基本性质和用途 4、初步培养学生自主查阅资料的能力 过程与方法 1、自主学习，培养学生自学能力 2、通过硅与碳、二氧化硅与二氧化碳的比较，培养学生的归纳能力、比较能力 情感、态度与价值观 1、培养学生学习无机元素化合物的正确方法：结构决定性质，性质决定用途 2、通过对硅及其化合物用途的学习使学生热爱自然，热爱化学 二、教学重点 二氧化硅的用途，性质 三、教学难点 二氧化硅的性质和结构 四、教学过程 [投影]通过巍然屹立的高山，广袤无际的大沙漠，美丽的长江三角洲，高耸入云的万丈高楼， 高科技计算机芯片，中国古代陶瓷。 [讲述]通过刚才观看到的图片，我们一定能感受到我们的世界是多么的美丽，多么的雄伟，是谁把我们的世界，我们的生活营造的如此美丽雄伟，绚丽多姿呢？她就是我们本节课要学习的无机非金属材料主角-------硅。 [板书]第一节 无机非金属材料主角------硅 [过渡]我们来看硅的原子结构 [投影]硅的原子结构示意图 [讲述]硅与碳最外层电子数都是4个，但电子层数不同，所以它们的性质既相似又不同。它们的相似性表现在最外层电子数相同，由于它们的最外层电子数都是4个电子，因此在化学反应中既不易失电子又不易得电子，主要是形成四价化合物。它们的不同点是碳在自然界里有单质存在如金刚石，而硅在自然界里全部以化合态存在。 [过渡]虽然硅的化合物随处可见，而且远古时期人类就己经开始使用硅酸盐产品，但硅单质直到18世纪上半叶才由化学家制备出来。 [老师]同学们想一想这是什么原因？ [学生]因为硅在自然界里全部以化合态存在，人们不易发现。 [老师]当科学家制备出硅单质以后，才对硅单质性质有所了解。 [过渡]硅是怎么制备出来的呢？它又有哪些性质呢？ [老师]硅通常有两种同素异形体，结晶形和无定形两种，下面我们以结晶形硅单质来讨论硅单质的性质 [板书]一、硅单质 1、晶体硅的结构 [老师]硅以四个共价键与另外四个硅原子相互连接形成类似于金刚石结构的空间网状结构。这种结构的物质熔点都比较高，硬度也比较大，难溶于水。因为这种结构的物质熔化要必须要破坏共价键，硅原子之间形成共价键比较稳定，要破坏它必须要消耗较多的能量，所以熔点比较高，要溶于水也必须要破坏共价键，所以硅难溶于水。 [板书]2、物理性质 结晶体硅带有金属光泽的灰黑色固体，难溶于水，熔点高，硬度大。 导电性介于金属与非金属之间，是一种良好的半导体材料。 3、化学性质 化学性质比较稳定 （1）与非金属反应 （2）与氢氟酸反应 （3）与强碱反应 4、用途 （1）半导体材料 （2）计算机芯片 （3）太阳能电池 5、制备 SiO2+C=Si+2CO [板书]二、二氧化硅 [讲述]硅是一种亲氧元素。在自然界中它总是与氧相互化合的，硅与氧形成的化合物就是二氧化硅。二氧化硅是硅的重要化合物。地球上存在的天然二氧化硅约占地壳质量的12%，其存在形态有结晶形和无定形两类。结晶形的二氧化硅是由硅和氧形成的正四面体结构单元构成的。 [板书]1、二氧化硅晶体结构 [投影]二氧化硅的晶体结构 [讲述]我们看到，每个硅原子周围结合4个氧原子，形成一个正四面体结构，硅原子在正四面体的中心，氧原子在正四面体的四个顶点。许多这样的四面体又通过顶点的氧原子相连，每个氧原子为两个正面体所共有，即每个氧原子与2个硅原子结合。这样在二氧化硅晶体中，硅和氧原子以1：2的比例形成立体网状结构，因此化学式二氧化硅只表示二氧化硅晶体中硅原子和氧原子的个数比，不存在二氧化硅分子。二氧化硅的结构跟我们初中学过的金刚石的空间结构非常相似。 [投影]金刚石的空间结构 [启发]一般来说当原子之间相互连接形成空间网状结构时，它们都具有一些优良的物理性质和化学性质。我们对金刚石的性质应该是比较熟悉的，同学们想一想金刚石具有哪些典型的物理性质和化学性质呢？ [学生]金刚石不溶于水，熔沸点很高，坚硬，化学性质稳定。 [老师]很好，二氧化硅的结构与金刚石的结构是相似的，那么二氧化硅也应该具有相似的性质。 [板书]2、物理性质 难溶于水，坚硬，高熔点，化学性质稳定。 [老师]二氧化硅的性质可以从它在自然界里的存在以及用途中得到证实。 [投影]这是建筑材料沙子，沙子中含有小粒的二氧化硅晶体；这是天然水晶，水晶无色透明二氧化硅晶体；这是天然玛瑙，玛瑙是带有彩色环状或层状的二氧化硅晶体。 [老师]从二氧化硅能在自然界里稳定存在，说明二氧化硅能不能溶于水？ [学生]不溶于水 [老师]水晶和玛瑙都是我们生活中常见的装饰品，