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课程标准：通过实验了解氯、氮、硫、硅等非金属及其重要化合物的主要性质，认识其在生产中的应用和对生态环境的影响。第一节无机非金属材料的主角——硅（第一课时）教学目标：1．使学生了解硅的两种重要化合物——二氧化硅及硅酸的主要性质；2．引导学生对比学习硅的化合物（二氧化硅及硅酸）与碳的化合物（二氧化碳及碳酸），培养学生联系、对比、归纳总结的学习方法；3．使学生了解二氧化硅和硅酸在日常生活、生产中的应用，感受化学的实用性，增强学习化学的兴趣。教学重点、难点重点：二氧化硅的性质难点：硅酸的性质教学过程教师活动学生活动设计意图【视频呈现】：硅及其化合物遍布在自然界和人类日常生活，以及高科技产品中。【图片呈现】：展示硅的各种图片以及硅的多种用途，要求学生从感性上认识硅。图片一至图片五学生对视频以及各种图片都非常感兴趣，纷纷低声交头议论。从感性上让学生接触要学习的内容，激起让学生学习的兴趣【引言】：看到这么多的图片，从自然到生活，从工业到科技，从原子到宇宙航天……大家发现没有这些图片都集中反映了一种物质，这是什么呢？【回答】：硅引出主题【板书】：第一节无机非金属的主角－硅【设问】：那么大家说说含硅元素的材料在我们生活中有什么用途。.【图片呈现】：硅应用树状图【文本呈现】：在学生讨论过程中不断呈现图片、文本。【主导】：在能源、材料、信息方面硅都显示出非常广泛的用途，而且在超导体材料方面硅都显示出非常强的发展前途，我国正向这方面发展，而且取得很大的进步。【讨论】：通过书本、讨论【回答】：电子工业半导体、通讯工具光纤、水泥、玻璃、陶瓷等激发学生联系生活拓展知识外延【教师设问】：有哪位同学知道硅在地壳中的含量？【指导阅读】：《硅单质的基本情况》【设问】：为什么硅的用途这么广泛呢？我们经常不是说结构决定性质吗，那么，硅的性质与它的结构有什么必然联系没有呢？【引导】:○1请画出硅原子结构示意图○2原子最外层电子决定物质性质，硅的这种结构在性质上有何体现【回答】：硅在地壳中含量为27.27%【操作】○1画出硅原子结构示意图○2既不易失电子，也不易得电子。显＋培养学生阅读归纳能力，以及信息处理能力4价【模型呈现】：展现硅原子结构模型【指导阅读】：《硅单质的基本情况》【提问】：通过阅读，请回答硅的物理性质和化学性质【小结】：硅的物理性质：（略）【板书】：一、硅1、物理性质：2、化学性质：【回答】：硅是黑色有金属光泽的固体，可以跟酸、碱反应启发学生空间想像能力加深对硅结构的认识，从而加深对硅性质的认识【过渡】：事实上，地球上的硅都是以硅的化合物形式存在，那么我们从硅最简单的化合物－SiO2入手研究。【板书】：二、硅的化合物1、SiO2【引入讨论】：各位同学，虽然SiO2与我们非常接近，但你对SiO2的认识又有多少呢？大家四人小组讨论一下你在日常生活中见到的有关二氧化硅的产品。【学生讨论】：生活中常见的SiO2产品联系生活，激发求知欲【引导】：我们经常说，结构决定性质，SiO2有什么样的结构，它就会有什么样的性质，哪它的结构是什么样呢？【图片呈现】：SiO2的立体结构模型【视频呈现】：SiO2的3D结构模型【引导】：要求学生在大脑里面建立SiO2结构的立体模型，并引导学生指出这种结构跟金刚石非常相似，启发学生这决定了SiO2的性质跟金刚石相近。【观看图片】：【观看视频】：【思考】：SiO2性质与结构的关系抽象思维，初步建立SiO2空间立体结构通过视频呈现，学生对SiO2结构的理解更深刻【顺承】就因为SiO2的结构跟金刚石相似，所以SiO2硬度非常高，非常耐磨，我们看几种主要成分是SiO2的物质，加深对这方面的认识：【图片呈现】：水晶玛瑙光纤石英坩埚半导体元件【引导】：SiO2结构特征SiO2物理性质【板书】：SiO2结构特征SiO2物理性质【议论】：学生联系生活还补充不少生活中的SiO2产品【学生讨论】：SiO2结构特征和SiO2物理性质【思考与交流】：【自主探究】：根据网上提供的资源探究硅的化学性质联系生活，加深认识图片呈现更直观，深刻【过渡】：事实上SiO2的结构不单在物理性质上有体现，在化学上更能反应SiO2的结构【文本呈现】：SiO2跟碱反应，SiO2跟酸反应，SiO2跟碱性氧化反应学生浏览资料，建构知识提高学生信息处理能力文本呈现使得知识层面更丰富【引导】：引导学生推出SiO2的化学性质【板书】：SiO2化学性质【小结】：SiO2跟酸、碱、碱性氧化物反应学生黑板书写有关方程式【拓展】：既然SiO2化学性质是这么丰富，那么除了上述用途外还有什么用途呢？要求学生分学习小组进行讨论并得到答案。【教师点评】：点评学生作品成果【分享】：各同学的探究成果提高学生网络学习能力，自主学习能力提高学生协作学习能力【设疑辩思】：为什么实验室装碱液的瓶子不用玻璃塞呢？【解析】：SiO2能够跟碱反应【小组讨论】：学生小组讨论【回答】可以跟碱反应【深入拓展】：在半导体工业中流行这样一句话“从沙滩到用户”你是如何理解的？【课后测评】：《课后测评》【互动争辩】学生各抒己见【回答】（略）学生测评提高学生科研精神及时了解学生学习情况●教学过程［引言］请大家看课本彩图中的硅单质照片。［师］别看它看起来灰溜溜，它自己及它的化合物的作用却是大得很。大到高科技领域，小到我们的周围，到处都有硅及其化合物的踪影。当今电子工业的飞速发展，更是与人们对硅的性质的认识息息相关。本节课，我们就来学习硅及其化合物的有关知识。［板书］第二节硅和二氧化硅［过渡］首先，我们来认识一下元素含量居于自然界第二的硅单质的性质。［板书］一、硅（Si）［师］请大家阅读课本P145的第一、二自然段，总结出硅的存在形态、结构特点、物理性质等方面的内容。［学生阅读］［问］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？［生］硅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。［问］硅有几种同素异形体？分别是什么？［生］硅有晶体硅和无定形硅两种同素异形体。［问］为什么晶体硅的熔沸点高、硬度大？［生］因为它的结构类似于金刚石。［问］硅的导电性怎样？［生］介于金属与非金属之间，是半导体。［师］很好。以上内容我们可总结如下：［板书］以化合态存在于自然界，有两种同素异形体。（1）物理性质：熔、沸点高，硬度大，半导体。［过渡］那么，硅单质的化学性质又有哪些？其与同主族的碳相比，是否一样？下面，我们就来学习这个问题。［板书］（2）化学性质［师］请大家根据初中所学知识回答，碳单质有哪些化学性质？［生］碳单质在常温下性质稳定，高温时可与氧气等活泼非金属反应。在化学反应中常做还原剂。［师］回答得很好。那么，硅的性质是否也如此呢？请大家阅读课本P146第一自然段进行总结。［学生阅读后回答］常温下，硅的化学性质不活泼，除氟气、氢氟酸和强碱外，硅不跟其他物质，如氧气、氯气、硝酸、硫酸等起反应。加热时，能跟一些非金属反应，如它能和氧气反应生成二氧化硅。［师］对。我们可把上述硅单质的化学性质归纳如下：［讲解并板书］常温下性质稳定Si+2F2====SiF4Si+4HF====SiF4+2H2↑Si+2NaOH+H2O====Na2SiO3+2H2↑Si+O2SiO2［师］除此以外，硅在高温时还可分别与碳及氮气反应生成熔沸点很高、硬度很大的金刚砂——碳化硅（SiC）及氮化硅（Si3N4）。［过渡］物质的用途由其性质决定，硅的这些性质决定了硅什么样的用途呢？请大家阅读课本P146第二自然段和课本P147选学内容“硅的用途”。［板书］（3）硅的用途［学生阅读后回答］可以用来制集成电路、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。［师］回答得很好。不过，大家需要知道的是，电子工业上所用的硅，都是纯度很高的硅，而由我们刚才所学知识知道，自然界没有单质硅存在。那么，我们怎样制取硅呢？请大家看课本后回答。［板书］（4）硅的制法［学生看书后回答］我们使用的硅，都是从硅的化合物中提取的。工业上用碳和二氧化硅在高温下反应制取硅。［板书］SiO2+2C高温Si+2CO↑（工业制法）［师］注意！上述反应中的产物是一氧化碳，而不是二氧化碳。另外，通过上述反应所制得的硅只是粗硅，用做半导体材料时，还需将其提纯。［过渡］硅在常温下性质稳定，但在受热条件下可与氧气反应生成二氧化硅。接下来，我们来学习硅的最高价氧化物——二氧化硅的性质。［板书］二、二氧化硅（SiO2）［问］二氧化硅与二氧化碳都是第ⅣA族元素形成的最高价氧化物，它们的性质是否相同呢？请大家回忆我们初中学过的二氧化碳的性质，并从物理性质和化学性质两方面回答。［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。［师］大家回答得很流利。请问，有没有固体的二氧化碳？［生］有！固体的二氧化碳叫干冰。［师］干冰可以用来人工降雨，为什么？［生］因为干冰有易升华的性质。［师］那么，二氧化碳所具有的物理性质二氧化硅是否具有呢？请大家看课本有关内容，比较二氧化碳与二氧化硅的物理性质。［板书］（1）物理性质［学生看书后回答］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。［板书］坚硬难溶的固体，不溶于水。［过渡］二氧化硅的化学性质与二氧化碳相比，是不是也有这么大的差异呢？请大家阅读课本有关内容，并填写下表。［板书］（2）化学性质［投影展示］SiO2与CO2化学性质的比较物质二氧化硅（SiO2）二氧化碳（CO2）与水反应与酸反应与碱反应与碱性氧化物反应与碳反应［找一个同学把答案填写在胶片上，不足部分由教师和学生共同补充］注：［上表答案］不反应CO2+H2OH2CO3SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O不反应SiO2+2NaOH====Na2SiO3+H2OCO2+2NaOH====Na2CO3+H2OCO2+NaOH====NaHCO3SiO2+CaO高温CaSiO3CO2+Na2O====Na2CO3SiO2+2C高温Si+2CO↑CO2+C====2CO［师］从上表可以看出，二氧化硅能与碱反应生成相应的盐和水，是一种酸性氧化物，它不能溶于水得到相应的酸——硅酸。酸性氧化物一般不与酸发生化学反应，而二氧化硅却能与氢氟酸发生反应，这也是工业上用氢氟酸雕刻玻璃的反应原理。以上两点，属二氧化硅的特性。由此，我们可总结出二氧化硅的主要化学性质为：［讲解并板书］不溶于水的酸性氧化物，能与氢氟酸反应。［问题探究］为什么实验室中盛放碱液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞。［生］因为玻璃中含有SiO2，SiO2是酸性氧化物，能和碱起反应，容易使玻璃瓶塞和瓶颈粘在一起而不能打开。［师］很正确。［过渡］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。请大家看课本有关内容，了解它们的用途。并总结出来。［板书］（3）用途［学生看书后回答］二氧化硅可用来做光导纤维；石英可用来做石英钟、石英表，耐高温的石英玻璃；水晶可以用来制造电子工业中的重要部件、光学仪器、工艺品、眼镜片等，含有有色杂质的石英，还可用于制造精密仪器轴承，耐磨器皿和装饰品等。［师］大家回答得很全面。［师］确实，二氧化硅在日常生活、生产和科研等方面有着重要的用途，但有时也会对人体造成危害，使人患硅肺病，请大家阅读课本P148“二氧化硅粉尘的危害”的内容。［学生阅读后］［师］希望大家努力学习，并能在将来发明和创造一些新的技术，新的设备以控制空气中粉尘的含量，从而为人类的健康和生存环境做出贡献。［过渡］刚才我们提到二氧化硅不能溶于水得到相应的酸——硅酸。那么，硅酸是怎样的一种酸？它怎样制得呢？下面我们就来学习这个问题。［板书］三、硅酸（H2SiO3）［师］从上一节我们比较同主族元素的性质知道，硅酸是一种比碳酸还要弱的酸，它不溶于水，不能使指示剂变色，是一种白色粉末状的固体