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山姆大叔的农场

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我的第三十八堂化学课——《二氧化硅与信息材料》  

2013-12-16 18:41:48|  分类: 课堂心得 |  标签: |举报 |字号 订阅

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        2013年12月16日(星期一)雨

本以为冬季里的雨不会太持久,没想到整天漂洒着富有诗意的雨丝,使干渴的大地潮潮地,倘若没有走动,手脚还会顿感冰冷。上午两节课,处理了一周之初的大小公务,连到实验室去取教具都有点匆忙。在年段室侯课时,与班主任聊及这次月考的事情,学生学习情况变化是正常的,但个体差异比较明显。批评了,还是激励都是一种教育手段,但明智的做法还是以激励为主。

今天两个班的课前三分钟增值回顾都不错,主要的教学点都说到,而且基本上能把问题讲清楚,至于表述的科学性,还有待于完善。

与前面的氯、钠、镁、铝、铁和铜元素的学习程序有些不太一样,以往总是先介绍单质、再介绍化合物,而硅元素的学习程序是先介绍硅的化合物硅酸盐,氧化物二氧化硅,再介绍硅单质。

要学习二氧化硅的性质,必先了解其结构特点。从二氧化硅的模型可以看出一个硅原子与四个氧原子结合,一个氧原子与两个硅原子结合。即Si2O4→SiO2,所以二氧化硅不应称分子式,只能称化学式。它是一种空间立体网状结构,是原子晶体常见的结构模式。正因为这种结构特点,体现出熔沸点高,硬度大的物理性质。

二氧化硅从物质的分类角度看,属于酸性氧化物,它应具有与水,与碱,与碱性氧化物反应的通性。但事实上,二氧化硅不溶于水,不与水反应。但硅酸受热会转化为二氧化硅,这与碱性氧化物与碱的转化规律一致。酸性氧化物与水难以转化为难溶于水的酸,但难溶性的酸受热可以生成对应的酸酐。与氢氧化钠反应,说明为什么不能用带磨口玻璃瓶塞盛装碱液,原因是会生成具有粘性的硅酸钠物质,使得瓶塞与试剂瓶粘住。二氧化硅与氧化钙在高温条件下反应,进一步地拓展了工业生产玻璃的反应原理之一,碳酸钙与二氧化硅反应的方程式。二氧化硅除了具有酸性氧化物的通性外,还有自身的特性,如与氢氟酸反应。此反应是工业上雕刻玻璃的工作原理,所以不能用玻璃试剂瓶盛装氢氟酸,而应用塑料瓶盛装,在铅皿中进行涉及氢氟酸的反应。

二氢化硅的主要用途是用于制作光学镜片,这是利用它的透光性好。制作石英坩埚,是利用它的熔沸点高。而用于制作光导纤维,则是利用其导光能力强。

硅的结构与二氧化硅相似,也是一种空间立体网状结构,是原子晶体。具有熔沸点高,硬度大的物理性质。它虽是一种非金属单质,本应具有非金属单质的通性,即与金属单质反应,能与氧气反应,能与碱反应。但实际上,在常温下,硅比较稳定,与氧气、氯气、硝酸、硫酸等都难以发生反应,只在高温下才与氧气反应。在常温下,硅可以与强碱反应,生成硅酸钠和氢气。还可以与氢氟酸反应生成四氟化硅和氢气。

硅是一种重要的非金属单质,工业上常用二氧化硅与碳在高温下反应,生成粗硅和一氧化碳。为什么产物不是二氧化碳,而是一氧化碳呢?原因是由于现实生产中,控制碳过量,必然生成一氧化碳。此时的粗硅含有硅和过量的碳,如何除去呢?常利用在高温下硅能与氯气反应,生成气态的四氯化硅,而碳不能与氯气反应,进而把它们分离。再用氢气把硅还原出来,这时制的硅纯度可高达99.9%以上。

硅晶体的导电性介于导体和绝缘体之间,是一种重要的半导体材料,广泛应用于电子工业的各领域……

课上的比较饱满,但是时间控制的还不错好,有超时的表现。这也是自己贪大求全所导致的后果。上午规划了期末的课程,感到有些紧迫,是否能够应对期末考试,还得功利性地认真研究考试。

一个下午均坐在冰冷的办公室内备课,把一周之间的剩下四节课都备完。本想一气呵成,其实中间被大大小小的几件公务琐碎给打断了。原来宁静一直不属于我所有,更令人纠心的那些不统一的思想与看法。我也想放弃一些钢性的坚持,却始终放不下那份所谓的原则。

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