魯科必修1第04章第1節(jié)

1、第4章元素與材料世界元素與材料世界學(xué)習(xí)導(dǎo)言學(xué)習(xí)導(dǎo)言▲章節(jié)知識(shí)概說(shuō)章節(jié)知識(shí)概說(shuō)材料是人類(lèi)生活和生產(chǎn)活動(dòng)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，本章教材引領(lǐng)學(xué)生走進(jìn)元素化合物的應(yīng)用世界。從自然界中的元素走進(jìn)材料世界中的元素，將學(xué)生的視野打開(kāi)，體現(xiàn)多角度、多層面和大視野。材料的性能取決于材料的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)，因此教材從元素出發(fā)，通過(guò)了解元素及其重要化合物的性質(zhì)來(lái)分析材料的性能。本章教材一方面引導(dǎo)學(xué)生回顧學(xué)習(xí)非金屬及其化合物的化學(xué)性質(zhì)的方法，并以此方法學(xué)習(xí)硅及其化合物

2、的重要性質(zhì)；另一方面。進(jìn)一步豐富學(xué)生對(duì)金屬元素及其化合物的認(rèn)識(shí)，給他們一個(gè)更為廣闊的認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界的空間，也為后面學(xué)習(xí)元素周期律及元素周期表打下基礎(chǔ)?！n標(biāo)理念感悟課標(biāo)理念感悟知識(shí)與技能：根據(jù)生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用實(shí)例或通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究，了解鋁、硅及其重要化合物的性質(zhì)，能夠應(yīng)用這些性質(zhì)解決一些生產(chǎn)、生活和化學(xué)學(xué)科中的簡(jiǎn)單問(wèn)題。能列舉金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料和復(fù)合材料在生產(chǎn)、生活中及其他領(lǐng)域的應(yīng)用。過(guò)程與方法：通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生進(jìn)一步體驗(yàn)“比較

3、”和“分析”的科學(xué)方法。情感態(tài)度與價(jià)值觀：體會(huì)組成材料的物質(zhì)性質(zhì)與材料性能的密切關(guān)系，認(rèn)識(shí)新材料的開(kāi)發(fā)對(duì)社會(huì)、生活產(chǎn)生的重要影響，了解材料開(kāi)發(fā)和應(yīng)用與化學(xué)科學(xué)發(fā)展之間的關(guān)系。第1節(jié)硅無(wú)機(jī)非金屬材料無(wú)機(jī)非金屬材料1946年2月15日，世界上第一臺(tái)通用電子數(shù)字計(jì)算機(jī)“埃尼阿克”（ENIAC）在美國(guó)研制成功。它當(dāng)時(shí)由1.8萬(wàn)個(gè)電子管組成，是一臺(tái)又大又笨重的機(jī)器，體重達(dá)30多噸，占地有兩三間教室般大。它當(dāng)時(shí)的運(yùn)算速度為每秒5000次加法運(yùn)算。雖

4、然這在當(dāng)時(shí)是相當(dāng)了不起的成就，但其計(jì)算速度還不如今天的一臺(tái)微型計(jì)算器的運(yùn)行速度。是什么使計(jì)算機(jī)的體積減小的同時(shí)，加快了計(jì)算速度呢？是硅芯片。那么，硅芯片是從哪里來(lái)的呢？硅又有什么性質(zhì)呢？?研習(xí)教材重難點(diǎn)研習(xí)點(diǎn)研習(xí)點(diǎn)1半導(dǎo)體材料與單質(zhì)硅半導(dǎo)體材料與單質(zhì)硅1半導(dǎo)體材料半導(dǎo)體材料特指導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的一類(lèi)材料。最早使用的半導(dǎo)體材料是鍺，但因其含量低，提煉工藝復(fù)雜，價(jià)格昂貴，而不適合廣泛使用。目前廣泛使用的半導(dǎo)體材料是硅元素，在地殼

5、中含量居第二位，該元素全部以化合態(tài)存在于自然界中，儲(chǔ)量豐富。常見(jiàn)的有晶體硅和無(wú)定形硅等形式存在。2單質(zhì)硅（1）存在：自然界中無(wú)單質(zhì)硅，硅元素全部以化合態(tài)存在，如二氧化硅、硅酸鹽等?；蠎B(tài)的硅是構(gòu)成地殼的礦石和巖石的主要成分，硅在地殼中的含量居第二位。（2）物理性質(zhì)：?jiǎn)钨|(zhì)硅有晶體硅和無(wú)定形硅兩種。晶體硅呈灰黑色，有金屬光澤，硬而脆，熔點(diǎn)很高（1410℃），是良好的半導(dǎo)體材料。典例典例2：有科學(xué)家提出硅是“21世紀(jì)的能源”、“未來(lái)的石油”的

6、觀點(diǎn)。假如硅作為一種普遍使用的新型能源被開(kāi)發(fā)利用，下列關(guān)于其有利因素的說(shuō)法中，你認(rèn)為不妥的是A便于運(yùn)輸、儲(chǔ)存，從安全角度考慮，硅是最佳的燃料B自然界的含硅化合物易開(kāi)采C硅燃燒放出的熱量大，燃燒產(chǎn)物對(duì)環(huán)境污染程度低且容易有效控制D自然界中存在大量單質(zhì)硅研析：研析：有些燃料，如氫氣具有發(fā)熱量大，無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，但從運(yùn)輸、儲(chǔ)存角度就不如硅了，硅是固體、常溫下性質(zhì)穩(wěn)定，是非常安全的；另外，硅在自然界存在廣泛，硅化合物易開(kāi)采，其燃燒產(chǎn)物為SiO2，

7、對(duì)環(huán)境污染程度低。但需注意的是，自然界沒(méi)有游離態(tài)的硅，因此，D是錯(cuò)誤的。答案：答案：D研習(xí)點(diǎn)研習(xí)點(diǎn)2二氧化硅與光導(dǎo)纖維二氧化硅與光導(dǎo)纖維1、二氧化硅的存在二氧化硅廣泛存在與自然界中，天然二氧化硅叫硅石。石英的主要成分為二氧化硅晶體，透明的石英晶體叫做水晶，含有有色雜質(zhì)的石英晶體叫做瑪瑙。另外二氧化硅也是構(gòu)成巖石的重要成分。2、二氧化硅的物理性質(zhì)純凈的二氧化硅晶體呈無(wú)色，熔點(diǎn)高，硬度大，不溶于水，也不溶于其他一般的溶劑。3、二氧化硅的化學(xué)

8、性質(zhì)（1）二氧化硅是一種酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性①二氧化硅在常溫時(shí)可以與堿溶液緩慢反應(yīng)生成鹽和水：SiO22NaOH＝Na2SiO3H2O②二氧化硅在高溫下可與堿性氧化物反應(yīng)：SiO2＋CaOCaSiO3高溫（2）特性①SiO2不溶于水，也不與水反應(yīng)。②二氧化硅在常溫下與氫氟酸反應(yīng)：SiO2＋4HF＝SiF4↑＋2H2O③二氧化硅中的硅為＋4價(jià)，具有弱的氧化性，如在高溫時(shí)，二氧化硅中的硅可以被碳置換出來(lái)。思考：思考：1如何制取硅

9、酸？2保存氫氟酸、NaOH溶液時(shí)應(yīng)該注意什么問(wèn)題？提示：提示：1不能通過(guò)SiO2與H2O反應(yīng)的方法來(lái)制取其對(duì)應(yīng)的水化物——硅酸(H2SiO3)制取H2SiO3的方法如下：Na2SiO32HCl＝2NaClH2SiO3↓或Na2SiO3CO2H2O＝Na2CO3H2SiO3↓[硅酸(H2SiO3)不溶于水，其酸性比H2CO3還弱。]2氫氟酸不能保存在玻璃瓶中，應(yīng)保存在塑料瓶中。NaOH溶液不能保存在玻璃塞的玻璃瓶中，應(yīng)保存在橡膠塞的玻璃瓶