无机非金属材料的主角 硅
一、探究目标
(一)知识技能
1. 了解硅、二氧化硅的主要性质。
2. 认识硅、二氧化硅在生产、信息技术、材料科学等领域的应用。
(二)过程与方法
1. 结构决定性质、性质决定用途。
2. 了解材料发展的历史与前景。
(三)情感价值观
认识化学在材料科学中的重要地位,了解中华民族的传统文化,激发学习化学的兴趣。
二、探究重点
二氧化硅的结构、性质和用途;硅单质的用途。
三、探究难点
二氧化硅的结构和化学性质。
四、探究过程
阅读与思考
板书 第四章 非金属及其化合物
请阅读课本第四章引言,对照元素周期表回顾你所知道的非金属及其化合物。
地壳中含量最多的前两种元素:氧和硅,它们构成了地壳的基本骨架;
空气中的含量最多的元素:氮和氧,它们是地球生命的重要基础元素之一;
人类活动产生的影响大气质量的气态氧化物主要是非金属氧化物如:so2、no2、co等。
食盐中的氯元素等。
思考与交流
1. 同学们想象一下,所展示的图片,它们之间有什么联系呢?
2. 计算机的芯片,传导电话的光缆,化学实验室的玻璃仪器,你能想象得出它们都是以硅或硅的化合物为材料制成的吗?那末,自然界有没有游离的硅?自然界有没有硅的化合物呢?没有的怎样制取?有的怎样利用?请同学阅读课本p.62
板书 无机非金属材料的主角―硅
一、 二氧化硅(silicon dioxide)
1. 物理性质:请同学阅读课本p.63内容,将你阅读的内容整理成知识小卡片。
整理归纳
二氧化硅的物理性质:结构与金刚石相似,熔点高;硬度大,不溶于水,是沙子、石英等的主要成分,可用来装饰、制造电子部件和光学仪器。
思考与交流 根据sio2的存在和应用,请你分析以下问题:sio2具有哪些物理性质?化学稳定性如何?你的根据是什么?sio2的这些性质是由什么决定的? 练习1①实验室中盛放碱液的试剂瓶为什么不用玻璃塞?②实验室盛放氢氟酸的试剂瓶为什么不用玻璃瓶?
①因为玻璃中含有二氧化硅,易与碱液反应生成对应的硅酸盐,将瓶塞与瓶口粘合。
②因为玻璃的主要成分是二氧化硅,氢氟酸与二氧化硅反应:
sio2 +4hf == sif4↑+ 2h2o。
2. 化学性质
二氧化硅的化学性质不活泼,是酸性氧化物。
知识迁移:二氧化碳与二氧化硅的化学性质比较相近,请阅读课本,以表格形式将二氧化碳和二氧化硅的化学性质作一个对比。
整理归纳
物质
二氧化碳(co2)
二氧化硅(sio2)
与水反应
co2 + h2o == h2co3
不反应
与酸反应
不反应
sio2 + 4hf == sif4↑+ 2h2o
与碱反应
co2+2naoh==na2co3 +h2o
sio2+2naoh==na2sio3+h2o
与碱性氧化物反应
co2 + na2o == na2co3
高温
sio2 + cao === casio3
与碳反应
co2 + c == 2co
高温
sio2 + 2c == si + 2co ↑
练习2、如何除去下列物质中的杂质?(用化学方程式表示其过程)
sio2中混有caco3 caco3中混有sio2
3. 用途
二氧化硅用途广,石英表中的压电材料、光导纤维等 光纤光缆与普通电缆的比较
光纤光缆
普通光缆
每根光缆可同时通过10亿路电话
8管同轴电缆,每条通话1800路
原料来源广
资源较少
质量轻,不怕腐蚀,铺设方便
质量大,怕腐蚀
抗电磁干扰,保密性好,不发生电辐射
不抗电磁干扰,发生电辐射
二、硅单质