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无机非金属材料的主角――硅教学设计一、知识要点梳理二、教学目标1、知识与技能：（1）了解硅在自然界中的存在形式、含量和用途；（2）了解硅和二氧化硅的性质，认识硅和二氧化硅的用途；（3）了解硅酸的性质及制备方法；（4）知道硅酸盐的组成、重要性质及其用途；（5）探索非金属的性质和非金属的原子结构之间的关系，进一步熟悉从实验的角度探索和认识物质的化学性质的本领；2、过程与方法：（1）图片、视频，把化学与生活结合起来，以直观的方式，加深对知识的学习，提高掌握知识、运用知识的能力，并体验通过联系生活实际及实验解决化学问题，揭示物质性质的过程与方法；（2）学会运用对比方法来认识物质的共性和个性，加强对知识的迁移和类比能力；（3）通过“结构——性质——用途”的学习模式，逐步掌握学习元素化合物知识的一般方法；（4）本节部分内容属于了解层次，通过资料探究，掌握归纳总结学习的方法；3、情感态度与价值观：（1）通过课本及课件中大量的精美图片、实物、相应的化学实验现象感受到化学科学的魅力及化学对人类生产、生活的贡献，激发学习的兴趣，陶冶热爱科学的情感；（2）通过扩展学习，扩大科学视野，并把化学与生活结合起来，增强学习化学的好奇心；三、重难点1、教学重点：（1）硅和二氧化硅的性质。（2）以生活的事例为切入点，联系硅结构与用途的必然联系。2、教学难点：（1）硅化合物的丰富性和多样性（2）通过资料探究，学生自主学习硅的知识。四、教学方法自主学习教学点拨对比发现实验探究五、课时安排2课时六、教学用具多媒体工具实验用品七、教学过程第一课时教师活动学生活动教学意图【导入】上一章我们已经学过金属及其化合物的知识，了解了金属在人类社会发展中的重要作用。而非金属与金属一样，与人类关系也十分密切，这节课开始我们进入非金属的殿堂。倾听、回忆、联系使学生通过前后知识的联系对元素及其化合物知识体系有大致了解【板书】第四章非金属及其化合物明确教学内容【图片展示】展示硅的各种图片以及硅的多种用途学生对图片非常感兴趣，交头议论。从感性上让学生接触学习内容，激发学习兴趣【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】地壳中含量做多的元素是什么？其次又是什么？【讲述】硅在地壳中含量仅次于氧，为26.3%，处于第二位。硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤，约占地壳质量的90%以上。刚才我们已经看到了很多关于硅的图片，我们知道，从古至今，在无机非金属材料中，硅一直扮演着重要角色。【设问】为什么硅的用途这么广泛呢？我们经常说结构决定性质，那么，硅的性质与它的结构有什么必然联系没有呢？观察元素周期表，找出硅和碳的位置，请学生画出硅和碳的原子结构示意图。【讲述】硅位于元素周期表中第IVA族碳的下方。碳和硅的原子最外层均有四个电子，二者既相似又不同。碳是构成有机物的主要元素，而硅是构成岩石和许多矿物的基本元素。硅和碳一样，其原子既不易失去又不易得到电子，主要形成四价化合物。思考、回答、交流学生画出碳和硅的原子结构示意图：C：24Si:284倾听思考比较巩固元素知识，通过对比学习，加深学习印象【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【总结】二氧化硅在自然界中的存在通过实物图片+6+14【过渡】二氧化硅熔点很高，而我们知道碳的+4价氧化物CO2常温下却是气体，熔点很低。为什么它们的物理性质有这么大差异呢？【引导】阅读63页“科学视野”【活动探究】SiO2和CO2的差异：【展示】SiO2和CO2结构二氧化硅晶体中，每个Si周围连着4个O，每个O连着2个Si，即每个硅原子位于正四面体的中心，四个氧位于4个顶角，而每个O被两个正四面体共用。所以SiO2晶体是由Si和O按1∶2的比例所组成的立体网状结构的晶体，因此SiO2不是分子式。二氧化碳晶体中则是由CO2小分子构成的，CO2是分子式。所以CO2与SiO2的性质差别较大。【过渡】因为SiO2的网状结构决定了它具有优良的物理性质和化学性质。【讲述】二氧化硅是一种坚硬难熔的固体，不溶于水。纯净的二氧化硅晶体无色透明，称为水晶。具有彩色环带状或层状的石英晶体，称为玛瑙。沙子中也存在小粒的石英晶体，是基本的建筑材料。纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基本原料；石英、玛瑙可用来制作饰物和工艺品。【图片展示】水晶玛瑙光纤石英坩埚半导体元件【介绍】二氧化硅的用途，并展示图片联系实际阅读，了解硅的亲氧性及硅在自然界中主要存在的化合物形式阅读“科学视野”观察SiO2和CO2的结构，通过老师分析点拨得出结论讨论SiO2具有哪些物理性质，并结合图片观察展示，让知识更贴近生活创设问题情境，以便后面进一步比较SiO2和CO2的性质通过学生自主学习，教师适时点拨，使学生了解结构决定性质加强学生观察归纳总结的能力联系生活，加深认识图片呈现更直观，深刻【过渡】SiO2和CO2结构不同，所以它们的物理性质和化学性质有差异。但是化学性质也有相似之处，如与CO2一样，SiO2也是一种酸性氧化物。【比较】写出下列反应的化学方程式，并比较SiO2与CO2的相似之处。1、CO2与NaOH溶液，CO2与CaO2、SiO2与NaOH溶液，SiO2与CaO【引导】学生自主归纳总结【评价】教师参与上述讨论，并及时作出积极评价CO2SiO2物质分类均属于酸性氧化物观察、比较，了解SiO2晶体结构，并认识性质的不同由结构决定书写化学方程式，交流、比较、发现问题归纳：SiO2是一种酸性氧化物，能与强碱反应、运用旧知迁移使学生通过比较发现共性培养学生自主探究能力通过对比分析，加强对比与碱性氧化物反应CO2＋CaO＝CaCO3SiO2+CaOCaSiO3与碱反应CO2＋2NaOH＝Na2CO3+H2OSiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O与水反应CO2＋H2O＝H2CO3不反应【过渡】下面我们来讨论SiO2不同于CO2的化学性质【引导】回忆CO2可溶于水且能与水反应生成H2CO3，CO2与酸不反应【讲述】SiO2很不活泼，它不溶于水，也不与水反应。但SiO2可以与唯一的酸——氢氟酸反应。SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O（腐蚀玻璃）【思考与交流】已知玻璃中含有SiO21、实验室盛放NaOH溶液的试剂瓶为什么不用玻璃塞？改用什么塞子呢？2、实验室中氢氟酸应如何保存？与碱性氧化物反应回忆倾听、学会书写SiO2与氢氟酸反应的化学方程式通过讨论思考得出：1、由于常温下SiO2可与强碱溶液反应，生成粘结性的硅酸钠溶液，可将磨口玻璃塞与瓶口粘在一起，所以实验室盛装NaOH溶液的玻璃试剂瓶要用橡皮塞而不用玻璃塞。2、实验室中氢氟酸应保存在塑料瓶中。记忆和对比学习的能力了解并认识到物质的特性提高解决问题的能力【过渡】我们知道CO2能溶于水形成碳酸(H2CO3)，而SiO2不溶于水且不与水反应，但SiO2也存在其相对应的含氧酸——硅酸(H2SiO3)。【引导讲解】硅酸是一种很弱的酸，其酸性比碳酸还弱。可与强碱溶液反应生成硅酸盐和水，难溶于水，受热时可分解生成SiO2和水。化学方程式如下：Na2SiO3+CO2+H2O==H2SiO3↓+Na2CO3H2SiO3+2NaOH==Na2SiO3+2H2OH2SiO3H2O+SiO2硅酸可用可溶性硅酸盐与其他酸反应制得。生成的H2SiO3聚集成硅酸溶胶；硅酸浓度大时，则形成软而透明的、胶冻状的硅酸凝胶。硅酸凝胶经干燥脱水后得到多孔的硅酸干凝胶，称为“硅胶”。硅胶多孔，吸附水分能力强，常用作实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂，也可用作催化剂的载体。阅读课本P64-65倾听、思考了解相关内容即可【实验探究4-1】实验步骤：1、在试管中加入3～5mLNa2SiO3溶液，滴入1～2滴酚酞溶液，观察现象。2、用胶头滴管逐滴加入稀盐酸，边加边振荡，至溶液红色变浅并接近消失时停止。静置。观察现象。实验步骤12实验现象溶液呈红色先形成硅酸胶体，后有白色沉淀生成结论Na2SiO3溶液显碱性Na2SiO3+2HCl==H2SiO3↓+2NaOH实验结果分析：（1）步骤1中溶液呈红色，是因为Na2SiO3溶液中的SiO32－水解，使溶液呈碱性。SiO32－+2H2OH2SiO3+2OH－（2）步骤2中先生成硅酸胶体，后聚集成硅酸沉淀。【知识拓展】把稀硫酸加入到硅酸钠溶液中会有什么现象？现象滴入硫酸有硅酸凝胶产生结论硅酸难溶于水方程式Na2SiO3+H2SO4=H2SiO3+Na2SO4阅读实验，通过老师实验观察实验现象，思考交流，并通过实验现象得出实验结论观察、讨论，完成表格思考讨论并观察实验完成表格进一步培养学生自主学习能力培养学生合作意识和实验探究能力使学生学会分析实验并从实验中得出结论形成知识拓展、知识牵连培养学习能力和思考运用能力第二课时教师活动学生活动教学意图【引入】硅具有很强的亲氧性，这导致硅元素在自然界中都以化合态存在。上节课我们讨论硅的主要存在形式之一——二氧化硅，硅元素还大量地以硅酸盐的形式存在。【展示】多媒体展示图片：自然界中存在的硅酸盐【讲述】硅酸盐是由硅、氧和金属元素等组成的化合物的总称，大多不溶于水，化学性质稳定，是构成地壳岩石、土壤的主要成分。最简单的硅酸盐是硅酸钠。【视频展示】“硅酸盐”视频【实验探究4-2】实验步骤：取两个小木条或滤纸条，分回忆、倾听观看、了解倾听思考观察实验引入新课增强直观感受使学生了解硅酸盐在自然界中的存在通过视频加强知识的学习，并通过直观印别放入蒸馏水和Na2SiO3饱和溶液中，使之充分吸湿、浸透，取出稍沥干（不再滴液后），同时分别放置在酒精灯外焰外。实验现象：被蒸馏水浸透的小木条或滤纸条一段时间后会着火燃烧，而被饱和Na2SiO3溶液浸透的小木条或滤纸条则不会着火燃烧。实验结论：Na2SiO3可用作防火剂。【总结】（1）Na2SiO3可溶于水，其水溶液俗称水玻璃，呈碱性。(2)NaSiO3可作胶黏剂、防火剂。(3)Na2SiO3＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋Na2CO3分析实验讨论结果象使记忆深刻且能联系生活实际培养学生实验操作能力和实验分析能力使学生了解硅酸钠的性质和重要用途【资料卡片阅读】引导学生阅读P67资料卡片【讲解】硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物，通常可用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示其组成。一般地先按金属活动性写出金属氧化物，再写二氧化硅，最后写水。例如：硅酸钠：Na2O·SiO2石棉：CaO·3MgO·4SiO2长石：K2O·Al2O3·6SiO2黏土：Al2O3·2SiO2·2H2O【练习】写出（1）高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4（2）三硅酸镁：Mg2Si3O8·nH2O阅读倾听、思考练习通过自主阅读与老师点拨讲解，结合学习，再通过练习巩固知识，使之印象深刻。培养学生知识理解、迁移能力【过渡】硅酸盐在自然界中的存在丰富而多样，主要为硅酸盐、铝硅酸盐和粘土等形式。【阅读科学视野】硅酸盐的丰富性和多样性【过渡】由丰富而多样的硅酸盐得到了多种的硅酸盐产品，且已经成为使用量最大的无机非金属材料。【视频】学生观看《无机非金属材料》视频，教师同时作相关介绍。（1）陶瓷（2）普通玻璃（3）水泥（4）其它含硅的产品①碳化硅（SiC）②硅钢③硅橡胶④分子筛【展示】多媒体展示图片：碳化硅、硅橡胶、阅读，并了解了解硅酸盐产品感受硅酸盐的用途广泛性使学生体会科学技术的发展高温结构陶瓷、压电陶瓷等。【过渡】现代科技产品尤其是电子产品都要用到高纯度的硅单质。下面我们学习硅单质。【引导讲解】我们知道晶体硅的结构与金刚石相似，它是一种带有金属光泽的灰黑色固体，熔点高、硬度大，有脆性，是一种良好的半导体材料。单质硅在常温下化学性质稳定，但可与氟气、强碱溶液等反应；在加热时，可与氧气、氯气等反应。反应方程式如下：Si+2F2==SiF4Si+2NaOH+H2O==Na2SiO