硅

第四章非金属及其化合物第一节无机非金属材料的主角——硅第一课时广州市十二中刘红[教学设计]1、教学目标：（1）知识与技能目标：掌握硅、二氧化硅的存在、结构特点和性质；了解硅在无机非金属材料中的生产和应用；能通过互联网查阅有关资料并作归纳概述；重点掌握二氧化硅的化学性质。（2）过程与方法目标：构建“结构——性质——用途”的知识体系；进一步掌握学习元素及其化合物的一般方法，提高自主学习能力；提高信息获取的能力，信息分析、信息加工和信息交流等能力；把信息技术作为获取信息、探索问题、协作解决问题的认知工具。（3）情感态度和价值观目标：体会硅在无机非金属材料中扮演的重要角色，增强将化学知识应用于生产、生活和科学技术的意识，赞赏化学科学对信息技术和社会发展的贡献；主动、有目的地发现信息探究知识，提高参与化学科技活动的热情；通过创设一个在实际生活学习中使用信息技术解决问题的学习环境中培养学生的“信息素养”。2、教学方式：引导、探究、自学、对比、练习3、教学过程设计引入新课：大家曾听说过“硅谷”吧。它是美国新兴的高科技产业开发区，电子技术研究中心和计算机和半导体工业生产的重要基地。电子工业能得到蓬勃发展，硅元素在信息材料中的开发与应用起着举足轻重的作用，这就是我们将要研究的非金属材料的主角——硅。教师：硅元素及其化合物在我们的生活中有着广泛的应用，下面请同学们展示你们收集的有关资料。学生：分合作小组展示本组通过互联网查阅硅及其化合物在信息技术、材料科学等领域的应用的图片资料及实物（如绚丽多彩的水晶饰品、电子身份证、石英电子表、石英钟、沙、玻璃、瓷器等）教师：从古至今，在无机非金属材料中，硅一直扮演着主要的角色。（问题）虽然硅的化合物随处可见，但硅的单质直到18世纪上半叶才由化学家制备出来，这是为什么？请画出硅和碳的原子结构示意图学生：硅的原子结构示意图为，与碳相似，硅原子和碳原子的最外层电子数均为4，而初中我们知道碳的化学性质很稳定，能以多种碳的单质存在于自然界中。教师：硅元素以什么形态存在于自然界？硅元素主要存在于什么物质里？学生：硅含量虽然很多，由于硅是一种亲氧元素，在氧化气氛包围的地球上，硅主要以熔点很高的氧化物及硅酸盐为主要存在形式。因此硅是以化合态存在于自然界，硅元素主要存在于地壳的各种矿物和岩石里。教师：多媒体展示二氧化硅在自然界中的不同存在形式（硅石、石英、水晶、砂子、玛瑙）。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，天然二氧化硅也叫硅石。砂子的主要成分就是二氧化硅，石英的主要成分也是二氧化硅，水晶是纯度较高的二氧化硅。教师：二氧化硅的性质如何？同样从我们熟知的何种物质能得到些提示？学生：硅单质与碳单质有如此多的相似之处，那么，二氧化硅的性质也应该和二氧化碳的性质有相似之处？教师：很好，我们用比较法来探讨二氧化硅的性质，请大家回忆我们初中学过的二氧化碳的性质。学生：二氧化碳的物理性质是常温常压下是无色无味的气体，能溶于水，密度比空气大。化学性质是：本身不燃烧，一般情况下也不支持燃烧，能与水反应生成碳酸，能与碱反应，是酸性氧化物。教师：大家回答得很流利。请问，有没有固体的二氧化碳？学生：有！固体的二氧化碳叫干冰。教师：干冰可以用来人工降雨，为什么？学生：因为干冰有易升华的性质。教师：那么，二氧化碳所具有的物理性质二氧化硅是否具有呢？可通过熟知的何种物质进行判断？学生：我们可通过平常容易接触到的沙来比较二氧化碳与二氧化硅的性质。教师：很好，描述一下二氧化硅的物理性质吧。学生：二氧化硅与二氧化碳的物理性质差别很大，它是一种坚硬难熔的固体，不溶于水。教师：为什么二氧化硅与二氧化碳的物理性质差别很大？多媒体展示二氧化硅的空间网状结构。让学生初步了解结构决定性质。教师：玻璃中主要成分之一是二氧化硅，（展示量筒）量筒上的刻度是如何刻出来的？学生首先想到是用小刀，但玻璃很硬，无法用小刀在玻璃上刻。教师：二氧化硅能与氢氟酸发生反应，我们利用这一反应原理用氢氟酸雕刻玻璃的，由此，我们不能用玻璃来盛装氢氟酸以及参与一切有关氢氟酸的反应。氢氟酸应保存在塑料瓶中，其有关反应在铅皿中进行。教师：（展示盛有硫酸铜溶液、氢氧化钠溶液的试剂瓶）盛有硫酸铜溶液、氢氧化钠溶液的试剂瓶有何不同？学生：观察：盛有硫酸铜溶液、氢氧化钠溶液的瓶塞不一样，为什么盛有氢氧化钠溶液的瓶塞要用橡皮塞？教师：SiO2能和碱起反应，生成粘稠的硅酸钠（展示硅酸钠的粘稠性），容易使瓶塞和瓶颈粘在一起而不能打开，所以盛氢氧化钠的试剂瓶用橡皮塞。。（学生可能会问：但平时盛装NaOH溶液却仍然使用玻璃容器，只是用橡皮塞，这是为什么？因为尽管NaOH能与SiO2该反应并不十分迅速，而玻璃表面较光滑，接触面积很小，反应的程度较小，对玻璃瓶的腐蚀并不明显。但如果用磨口塞的话，磨口处的表面积远大于光滑表面，反应后在表面生成Na2SiO3是一种粘性物质，将瓶塞与瓶子紧紧粘在一起而无法打开瓶塞，因而必须用橡皮胶塞。）教师：二氧化硅能与碱反应生成盐和水，我们把这样的氧化物称为酸性氧化物，回忆我们以前学过的酸性氧化物。（写出二氧化硫、三氧化硫分别与水、氢氧化钠反应的化学方程式学生回忆、交流：熟知的二氧化碳也是酸性氧化物。教师：通过回忆二氧化碳的性质再进一步完善二氧化硅的性质，列表比较二者性质的异同点。[投影展示]SiO2与CO2化学性质的比较性质二氧化碳(CO2)二氧化硅(SiO2)与水反应CO2+H2O=H2CO3不反应与碱反应CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+NaOH=NaHCO3SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O与碱性氧化物反应CO2+CaO=CaCO3SiO2+CaO高温CaSiO3与酸反应不反应SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O教师：二氧化硅不溶于水，如何将二氧化硅转变成相对应的酸？学生：思考、总结、交流教师：小结：阐明“强酸制弱酸”的原理,通过硅酸盐和酸可以制备硅酸。学生：分组实验4-1，观察硅酸溶胶→硅酸凝胶。教师：展示常用的硅胶的图片，袋装食品、瓶装药品的干燥剂—硅胶。教师：展示一瓶在空气中露置久的硅酸钠溶液，倒转，这瓶硅酸钠溶液与你们桌上的硅酸钠溶液有何不同，分析、提出设想，并设计实验加以验证。学生：观察、猜想、交流：可能是空气中的二氧化碳所为，设计验证实验：向饱和硅酸钠溶液中用玻璃管吹气。实验结论：硅酸是一种很弱的酸，酸性比碳酸还弱。教师：通过本节课的学习，我们可感受到二氧化硅、硅酸在日常生活、生产和科研等方面有着重要的用途，关于硅酸盐和硅单质的有关内容，下节课再做进一步的讨论。作业设计：课本P691、2、3、4教学设计说明：1．采用实例、欣赏法创设学习情景：以美国多媒体发源地“硅谷”的开发为知识背景导入新课抓住学生的注意力；利用绚丽多彩的晶体形态的奇异美吸引学生，利用高科产品的科学魅力激发学生的学习兴趣，把学生引入“硅的海洋”。2．对于本节的重点知识二氧化硅的性质的处理方式：从学生兴趣入手，从沙子，水晶，石英这些常见物入手，结合日常生活中的经验进行学习，学生不难得出二氧化硅的物理性质：硬度大，熔点高，难溶于水；化学性质稳定，再从二氧化硅晶体的内部结构加以解释，引导学生养成关注生活，从现象到本质的思维习惯。3．在突破本节课重难点（二氧化硅与氢氟酸的反应、二氧化硅是酸性氧化物、硅酸是一种比碳酸还弱的酸），采取“问题解决”的学习方式，引导学生发现问题→提出假设→设计实验验证→分析，得出结论，提升学生分析问题、解决问题的能力。4．充分利用二氧化硅、二氧化碳性质的相似性，采用对比的学习方法，可以使学生温故而知新，让学生能更多地参予教学活动，并在学习的过程中培养学生对知识的归纳、总结和探究的能力。第二课时硅酸盐和硅单质教学目标：知识技能：1.了解硅酸钠的性质和主要用途2.对硅酸盐工业及一些产品有大致印象,体会硅酸盐的丰富性和复杂性3.了解硅是重要的半导体材料，在电子工业上的广泛用途。过程与方法：本节课内容属于了解层次,行文浅显易懂,可让学生阅读自学,仔细体会有关知识的内涵,进行归纳总结，培养学生的自学、归纳能力。情感、态度与价值观；以中国的陶瓷在世界文明中的重要地位为例，感悟我们中华民族的伟大与希望；以晶体硅在高新技术领域里的重要作用为例，体会科学、技术、社会之间的相互关系，使学生真正地认识到硅酸盐工业与人类生产、生活密切相关。教学难点：硅酸盐的丰富性和多样性教学方式：实物展示、启发诱导、引导归纳、自学、讲述、实验探究教学过程设计：教师：通过趣味实验“烧不坏的布”（取两根一样的干燥布条，其中一根在硅酸钠溶液中浸过，在火焰上燃烧）进入新的内容的学习，创设学生探究学习的情境。。学生：观察两根布条燃烧的现象：一根很容易燃烧，一根不燃。教师：揭示奥秘：不燃的布条是由于我预先在硅酸钠溶液俗名“水玻璃”中浸泡并晒干的。学生：实验4-2，亲自体验该过程。学生讨论，交流：硅酸钠的性质、用途（显碱性，能耐高温）教师：小结：硅酸钠的水溶液俗称水玻璃，，其用途很广；建筑工业及造纸工业用它做粘合剂；木材或织物用水玻璃浸泡过后既防腐又不易着火；浸过水玻璃的鲜蛋可以长期保存；水玻璃还用作软水剂，洗涤剂和制肥皂的填料；它也是制硅胶和分子筛的原料。教师：硅酸钠是最简单的硅酸盐，从古至今，人类创造性地生产出了三大硅酸盐工业产品——陶瓷、玻璃、水泥，它们在日常生活应用很广泛，请同学展示。学生：展示水泥、住宅玻璃、汽车、火车的车窗玻璃、挡风玻璃、各种颜色的玻璃、光学仪器玻璃、器皿玻璃、缸、罐、茶具、瓷质餐具、卫生设施、艺术饰品。教师：我国是世界上最早生产陶器的国家，瓷器是中华文明的象征，中国的瓷器驰名世界，英文的“中国”（China）一词又指“瓷器”，这反映了在西方人眼中中国作为“瓷器故乡”的形象。教师：请大家根据生活经验，说一下玻璃、陶瓷的性能？学生讨论，交流：玻璃的透光性能好，但易碎，并且易伤人；用玻璃制成的物品美观，但就是不结实，如窗户上的玻璃，很容易打破；玻璃不耐热，开水都能把它炸裂；陶瓷硬度高、耐磨损、耐高温、化学性质稳定，但易破损。教师：传统陶瓷有许多独特的优势，这使得很多行业的科学家都对它情有独钟，然而它的弱点的存在，又使它的应用范围受到了一定的限制。关于陶瓷，科学家们一直在探索着扬长避短的制作技术，并已取得了很大的进展和突破，产生了多种多样具有特殊性能的新型陶瓷，下面请同学展示。学生展示、介绍搜集的新型陶瓷资料。教师：硅酸盐的种类很多，结构也很复杂，通常可用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示其组成。展示资料卡片。教师：科学家还研制了一些具有特殊功能的含硅的物质，图片展示碳化硅、硅钢、人造分子筛等教师：虽然硅的化合物随处可见，但硅的单质直到18世纪上半叶才由化学家制备出来。教师：阅读课本P69习题4了解硅单质的制取。教师：与碳相似，硅有晶体硅和无定形硅两种，晶体硅的结构类似于金刚石，熔沸点高、硬度大；硅的导电性介于金属与非金属之间，是半导体。图片展示硅的用途（制集成电路、晶体管、硅整流器、太阳能电池，还可以用来制造变压器铁芯，及耐酸设备等）教师：小结硅及其化合物间的转化及用途。作业设计：基础训练P62一、二；课本P695教学设计说明：本节课在知识的理解上无难点，难的是如何真正激发学生的学习兴趣，并让其产生强烈的求知欲。如若单纯地让学生去自学这部分知识，学生很容易读懂，但日后的印象会如过眼烟云；若只是教师讲述，学生会有单调乏味之感。基于以上考虑，我采取了以下策略：1．为使学生对硅酸钠可用作木材防火剂有较深的印象，避免学生实验中“照方抓药”现象，增加了“烧不坏的布”这个趣味实验，以此增强实验的探究性，接着再让学生亲自动手做实验来充分体验实验的乐趣，。2.为使学生真正感受到高科技产品就在身边，真正地体会到科学技术的力量，并尽量让更多的学生参与课堂，课前布置各小组分专题多方面、多角度、多层次搜集资料，从中充分体会硅酸盐的丰富性和复杂性；课堂上由学生独立进行展示，创设学生展示自我的和谐氛围，使得课堂内容更加丰富、生动。3.采用多钟形式的学习方式：多媒体展示(要求展示的资料很容易得