：《無機非金屬材料的主角——硅》教學(xué)設(shè)計.docx

1、無機非金屬材料的主角硅教案設(shè)計一、知識要點梳理1 / 8二、教案目標(biāo)1、知識與技能 ：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質(zhì)，認(rèn)識硅和二氧化硅的用途；3）了解硅酸的性質(zhì)及制備方法；4）知道硅酸鹽的組成、重要性質(zhì)及其用途；5）探索非金屬的性質(zhì)和非金屬的原子結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，進(jìn)一步熟悉從實驗的角度探索和認(rèn)識物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)的本領(lǐng)；2、過程與方法：1）圖片、視頻，把化學(xué)與生活結(jié)合起來，以直觀的方式，加深對知識的學(xué)習(xí)，提高掌握知識、運用知識的能力，并體驗通過聯(lián)系生活實際及實驗解決化學(xué)問題，揭示物質(zhì)性質(zhì)的過程與方法；2）學(xué)會運用對比方法來認(rèn)識物質(zhì)的共性和個性，加強對知識的遷移

2、和類比能力；3）通過“結(jié)構(gòu)性質(zhì) 用途”的學(xué)習(xí)模式，逐步掌握學(xué)習(xí)元素化合物知識的一般方法；4）本節(jié)部分內(nèi)容屬于了解層次，通過資料探究，掌握歸納總結(jié)學(xué)習(xí)的方法；3、情感態(tài)度與價值觀：1）通過課本及課件中大量的精美圖片、實物、相應(yīng)的化學(xué)實驗現(xiàn)象感受到化學(xué)科學(xué)的魅力及化學(xué)對人類生產(chǎn)、生活的貢獻(xiàn)，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣，陶冶熱愛科學(xué)的情感；2）通過擴展學(xué)習(xí)，擴大科學(xué)視野，并把化學(xué)與生活結(jié)合起來，增強學(xué)習(xí)化學(xué)的好奇心；三、重難點1、教案重點：1）硅和二氧化硅的性質(zhì)。2）以生活的事例為切入點，聯(lián)系硅結(jié)構(gòu)與用途的必然聯(lián)系。2、教案難點：1）硅化合物的豐富性和多樣性2）通過資料探究，學(xué)生自主學(xué)習(xí)硅的知識。四、教案方法自

3、主學(xué)習(xí)教案點撥對比發(fā)現(xiàn)實驗探究五、課時安排2 課時六、教案用具多媒體工具實驗用品七、教案過程第一課時2 / 8教師活動【導(dǎo)入】上一章我們已經(jīng)學(xué)過金屬及其化合物的知識，了解了金屬在人類社會發(fā)展中的重要作用。而非金屬與金屬一樣，與人類關(guān)系也十分密切，這節(jié)課開始我們進(jìn)入非金屬的殿堂?！景鍟康谒恼路墙饘偌捌浠衔铩緢D片展示】展示硅的各種圖片以及硅的多種用途【引言】看到這么多的圖片，從自然到生活，從工業(yè)到科技，從原子到宇宙航天 大家發(fā)現(xiàn)沒有這些圖片都集中反映了一種物質(zhì)，這是什么呢？【板書】第一節(jié)無機非金屬的主角硅【設(shè)問】地殼中含量做多的元素是什么？其次又是什么？【講述】硅在地殼中含量僅次于氧，為26.

4、3%，處于第二位。硅的氧化物及硅酸鹽構(gòu)成了地殼中大部分的巖石、沙子和土壤，約占地殼質(zhì)量的 90%以上。剛才我們已經(jīng)看到了很多關(guān)于硅的圖片，我們知道，從古至今，在無機非金屬材料中，硅一直扮演著重要角色。【設(shè)問】為什么硅的用途這么廣泛呢？我們經(jīng)常說結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，那么，硅的性質(zhì)與它的結(jié)構(gòu)有什么必然聯(lián)系沒有呢？觀察元素周期表，找出硅和碳的位置，請學(xué)生畫出硅和碳的原子結(jié)構(gòu)示意圖?！局v述】硅位于元素周期表中第 IVA 族碳的下方。碳和硅的原子最外層均有四個電子，學(xué)生活動傾聽、回憶、聯(lián)系學(xué)生對圖片非常感興趣，交頭議論?；卮穑汗杷伎肌⒒卮?、交流學(xué)生畫出碳和硅的原子結(jié)構(gòu)示意圖：C：2 4+6Si:2 8 4+1

5、4教案意圖使學(xué)生通過前后知識的聯(lián)系對元素及其化合物知識體系有大致了解明確教案內(nèi)容從感性上讓學(xué)生接觸學(xué)習(xí)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣引出主題鞏固元素知識，通過對比學(xué)習(xí)，加深學(xué)習(xí)印象二者既相似又不同。碳是構(gòu)成有機物的主要元素，而硅是構(gòu)成巖石和許多礦物的基本元素。硅和碳一樣，其原子既不易失去又不易得到電子，主要形成四價化合物?！具^渡】：事實上，地球上的硅都是以硅的化合物形式存在，那么我們從硅最簡單的化合物 SiO 2 入手研究?！景鍟浚憾⒐璧幕衔?、 SiO2【總結(jié)】二氧化硅在自然界中的存在【過渡】二氧化硅熔點很高，而我們知道碳的+4 價氧化物 CO2 常溫下卻是氣體，熔點很低。為什么它們的物理性質(zhì)有這

6、么大差異呢？【引導(dǎo)】閱讀 63 頁 “科學(xué)視野 ” 【活動探究】 SiO2 和 CO2 的差異：【展示】 SiO2 和 CO2 結(jié)構(gòu)傾聽思考比較通過實物圖片閱讀，了解硅的親氧性展示，讓知識及硅在自然界中主要存更貼近生活在的化合物形式創(chuàng)設(shè)問題情境，以便后面進(jìn)一步比較閱讀“科學(xué)視野”SiO2 和 CO2 的觀察 SiO2 和 CO2 的結(jié)性質(zhì)3 / 8二氧化硅晶體中，每個Si 周圍連著4個O，每個 O 連著 2 個 Si，即每個硅原子位于正四面體的中心，四個氧位于4 個頂角，而每個O 被兩個正四面體共用。所以SiO2 晶體是由Si 和 O 按 1 2 的比例所組成的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體，因此SiO2

7、 不是分子式。二氧化碳晶體中則是由CO2 小分子構(gòu)成的， CO2是分子式。所以CO2 與 SiO2 的性質(zhì)差別較大。【過渡】因為SiO2 的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)決定了它具有優(yōu)良的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。構(gòu)，通過老師分析點撥通過學(xué)生自主得出結(jié)論學(xué)習(xí)，教師適時點撥，使學(xué)生了解結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)【講述】二氧化硅是一種堅硬難熔的固體，不溶于水。純凈的二氧化硅晶體無色透明，稱為水晶。具有彩色環(huán)帶狀或?qū)訝畹氖⒕w，稱為瑪瑙。沙子中也存在小粒的石英晶體，是基本的建筑材料。純凈的SiO2 是現(xiàn)代光學(xué)及光纖制品的基本原料；石英、瑪瑙可用來制作飾物和工藝品?！緢D片展示】水晶瑪瑙光纖石英坩堝半導(dǎo)體元件【介紹】二氧化硅的用途，并展示圖片

8、聯(lián)系實際【過渡】 SiO2 和 CO2 結(jié)構(gòu)不同，所以它們的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)有差異。但是化學(xué)性質(zhì)也有相似之處，如與 CO2 一樣， SiO2 也是一種酸性氧化物。【比較】寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式，并比較 SiO2 與 CO2 的相似之處。1、 CO2 與 NaOH 溶液， CO2 與 CaO2、SiO2 與 NaOH 溶液， SiO2 與 CaO【引導(dǎo)】學(xué)生自主歸納總結(jié)【評價】教師參與上述討論，并及時作出積極評價討論 SiO2 具有哪些物理性質(zhì)，并結(jié)合圖片觀察觀察、比較，了解 SiO2 晶體結(jié)構(gòu)，并認(rèn)識性質(zhì)的不同由結(jié)構(gòu)決定書寫化學(xué)方程式，交流、比較、發(fā)現(xiàn)問題加強學(xué)生觀察歸納總結(jié)的能力聯(lián)系生活

9、，加深認(rèn)識圖片呈現(xiàn)更直觀，深刻運用舊知遷移使學(xué)生通過比較發(fā)現(xiàn)共性培養(yǎng)學(xué)生自主探究能力物質(zhì)分類與堿性氧化物反應(yīng)與堿反應(yīng)與水反應(yīng)CO2SiO2均屬于酸性氧化物CO2 CaOSiO2 +CaOCaCO3CaSiO 3CO2 2NaOH SiO2 +2NaOH Na2CO3+H2 O =Na 2SiO 3+ H2 O22O不反應(yīng)CO HH2CO3歸納： SiO2 是一種酸性氧化物，能與強堿反應(yīng)、與堿性氧化物反應(yīng)回憶傾聽、學(xué)會書寫 SiO2 與氫氟酸反應(yīng)的化學(xué)方通過對比分析，加強對比記憶和對比學(xué)習(xí)的能力【過渡】下面我們來討論 SiO2 不同于 CO2 的化學(xué)性質(zhì)【引導(dǎo)】回憶 CO2 可溶于水且能與水反應(yīng)

10、生成 H2CO3 ，CO2 與酸不反應(yīng)【講述】 SiO2 很不活潑，它不溶于水，也不與水反應(yīng)。但 SiO2 可以與唯一的酸 氫氟程式通過討論思考得出：1、 由于常溫下SiO2 可與強堿溶液反應(yīng)，了解并認(rèn)識到生成粘結(jié)性的硅酸物質(zhì)的特性4 / 8SiO2 和酸反應(yīng)。SiO2+4HF=SiF +2H2O，而 SiO2 不溶于水且不與水反應(yīng)，但 SiO2 也存在其相對應(yīng)的含氧酸 硅酸鈉溶液，可將磨口玻璃塞與瓶口粘在一起，所以實驗室盛裝 NaOH 溶液的玻璃試劑瓶要用橡皮塞而不用玻璃塞。2、 實驗室中氫氟酸應(yīng)保存在塑料瓶中。提高解決問題的能力(H2 SiO3?！疽龑?dǎo)講解】硅酸是一種很弱的酸，其酸性比碳酸

11、還弱。可與強堿溶液反應(yīng)生成硅酸鹽和水，難溶于水，受熱時可分解生成水?；瘜W(xué)方程式如下：Na2SiO3 +CO2+H2O=H2SiO 3+Na2CO3H2SiO3+2NaOH=NaSiO3+2H2OH2SiO3H2O+SiO2硅酸可用可溶性硅酸鹽與其他酸反應(yīng)制得。生成的 H2SiO3 聚集成硅酸溶膠；硅酸濃度大時，則形成軟而透明的、膠凍狀的硅酸凝膠。硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水后得到多孔的硅酸干凝膠，稱為“硅膠”。硅膠多孔，吸附水分能力強，常用作實驗室和袋裝食品、瓶裝藥品等的干燥劑，也可用作催化劑的載體?！緦嶒炋骄?4-1】實驗步驟：1、在試管中加入 35 mL Na2 SiO3 溶液，滴入 1 2 滴酚酞

12、溶液，觀察現(xiàn)象。 2、用膠頭滴管逐滴加入稀鹽酸，邊加邊振蕩，至溶液紅色變淺并接近消失時停止。靜置。觀察現(xiàn)象。實驗步驟12實驗現(xiàn)象溶液呈紅色先形成硅酸膠體，后有白色沉淀生結(jié)論Na SiO 溶 液成Na2SiO3+2HCl23顯堿性=H2SiO3+2NaOH實驗結(jié)果分析：1）步驟 1 中溶液呈紅色，是因為23溶液中的 SiO32水Na SiO解，使溶液呈堿性。SiO 32 +2H2OH SiO2）步驟 2 中先生成硅酸膠+2OH23體，后聚集成硅酸沉淀?！局R拓展】把稀硫酸加入到硅酸鈉溶液中會有什么現(xiàn)象？現(xiàn)象滴入硫酸有硅酸凝膠產(chǎn)生結(jié)論硅酸難溶于水了解相關(guān)內(nèi)容閱讀課本P64-65即可傾聽、思考閱讀實

13、驗，通過老師實進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)驗觀察實驗現(xiàn)象，思考生自主學(xué)習(xí)能交流，并通過實驗現(xiàn)象力得出實驗結(jié)論培養(yǎng)學(xué)生合作意識和實驗探究能力觀察、討論，完成表格使學(xué)生學(xué)會分析實驗并從實驗中得出結(jié)論形成知識拓展、知識牽連5 / 8Na2SiO3方程式Na2SiO 3+H2SO4 = H 2SiO3 +Na 2 SO4思考討論培養(yǎng)學(xué)習(xí)能力并觀察實驗完成表格和思考運用能力第二課時教師活動【引入】硅具有很強的親氧性，這導(dǎo)致硅元素在自然界中都以化合態(tài)存在。上節(jié)課我們討論硅的主要存在形式之一二氧化硅，硅元素還大量地以硅酸鹽的形式存在?！菊故尽慷嗝襟w展示圖片：自然界中存在的硅酸鹽【講述】硅酸鹽是由硅、氧和金屬元素等組成的化合

14、物的總稱，大多不溶于水，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，是構(gòu)成地殼巖石、土壤的主要成分。最簡單的硅酸鹽是硅酸鈉?！疽曨l展示】“硅酸鹽”視頻【實驗探究4-2】實驗步驟：取兩個小木條或濾紙條，分別放入蒸餾水和 Na2SiO3 飽和溶液中，使之充分吸濕、浸透，取出稍瀝干 不再滴液后），同時分別放置在酒精燈外焰外。實驗現(xiàn)象：被蒸餾水浸透的小木條或濾紙條一段時間后會著火燃燒，而被飽和溶液浸透的小木條或濾紙條則不會著火燃燒。實驗結(jié)論： Na2SiO3 可用作防火劑?！究偨Y(jié)】 NaSiO3 可作膠黏劑、防火劑。(3Na2SiO3 CO2 H2 O = H2SiO3 Na2CO3【資料卡片閱讀】引導(dǎo)學(xué)生閱讀P67 資料卡片【講

15、解】硅酸鹽是由硅、氧和金屬組成的化合物，通?？捎枚趸韬徒饘傺趸锏慕M合形式表示其組成。一般地先按金屬活動性寫出金屬氧化物，再寫二氧化硅，最后寫水。例如：硅酸鈉： Na2O SiO2石棉： CaO 3MgO 4SiO2 長石：K2O Al 2O3 6SiO2黏土： Al 2O3 2SiO2 2H2O【練習(xí)】寫出學(xué)生活動回憶、傾聽觀看、了解傾聽思考觀察實驗分析實驗討論結(jié)果閱讀傾聽、思考教案意圖引入新課增強直觀感受使學(xué)生了解硅酸鹽在自然界中的存在通過視頻加強知識的學(xué)習(xí)，并通過直觀印象使記憶深刻且能聯(lián)系生活實際培養(yǎng)學(xué)生實驗操作能力和實驗分析能力使學(xué)生了解硅酸鈉的性質(zhì)和重要用途通過自主閱讀與老師點撥

16、講解，結(jié)合學(xué)習(xí)，再通過練習(xí)鞏固知識，使之印象深刻。培養(yǎng)學(xué)生知識理解、遷移能力6 / 8(OH42）三硅酸鎂： Mg2Si 3O8nH2 O【過渡】硅酸鹽在自然界中的存在豐富而多樣，主要為硅酸鹽、鋁硅酸鹽和粘土等形式?！鹃喿x科學(xué)視野】硅酸鹽的豐富性和多樣性【過渡】由豐富而多樣的硅酸鹽得到了多種的硅酸鹽產(chǎn)品，且已經(jīng)成為使用量最大的無機非金屬材料?！疽曨l】學(xué)生觀看無機非金屬材料視頻，教師同時作相關(guān)介紹。1）陶瓷2）普通玻璃3）水泥4）其它含硅的產(chǎn)品碳化硅 SiC）硅鋼硅橡膠分子篩【展示】多媒體展示圖片：碳化硅、硅橡膠、高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、壓電陶瓷等?！具^渡】現(xiàn)代科技產(chǎn)品尤其是電子產(chǎn)品都要用到高純度的硅單質(zhì)

17、。下面我們學(xué)習(xí)硅單質(zhì)?！疽龑?dǎo)講解】我們知道晶體硅的結(jié)構(gòu)與金剛石相似，它是一種帶有金屬光澤的灰黑色固體，熔點高、硬度大，有脆性，是一種良好的半導(dǎo)體材料。單質(zhì)硅在常溫下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，但可與氟氣、強堿溶液等反應(yīng)；在加熱時，可與氧氣、氯氣等反應(yīng)。反應(yīng)方程式如下：Si+2F2=SiF4Si+2NaOH+HO=Na2SiO3+2H22224【設(shè)問】我Si+OSiO Si+2ClSiCl們知道自然界中無游離態(tài)硅，那如何得到單質(zhì)硅呢？【講述】硅的工業(yè)制法：第一步：在工業(yè)上，用碳在高溫下還原二氧化硅的方法制得粗硅。SiO2 2C = Si 第三步：生成的 SiCl4 液體通過精餾，除去其中的硼、砷等雜質(zhì)，然后用

18、氫氣還原：SiCl4 2H2Si 4HCl【過渡】我們學(xué)習(xí)硅單質(zhì)的性質(zhì)，那性質(zhì)決定用途，硅有哪些用途呢？我們一起來看看。【圖片結(jié)合文字展示】展示硅的用途練習(xí)閱讀，并了解了解硅酸鹽產(chǎn)品傾聽記憶回憶、思考傾聽、筆記結(jié)合圖片，運用回憶所學(xué)相關(guān)知識感受硅酸鹽的用途廣泛性使學(xué)生體會科學(xué)技術(shù)的發(fā)展回應(yīng)、復(fù)習(xí)前面所學(xué)內(nèi)容使學(xué)生了解硅單質(zhì)的相關(guān)物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)引發(fā)學(xué)生思考，提出問題再解決問題，使學(xué)生感受學(xué)習(xí)的一般思路和方法之一使學(xué)生了解硅的工業(yè)制法7 / 8【總結(jié)】總結(jié)本節(jié)所學(xué)內(nèi)容回憶、思考鞏固所學(xué)知識【課堂練習(xí)】1、下列有關(guān)物質(zhì)的用途括號中為用途）錯誤的是）A）鍺和硅 半導(dǎo)體材料）B）二氧化硅 制光導(dǎo)纖維）C）水玻璃 用作粘合劑）D）原硅酸 用作耐火材料）2、將過量的二氧化碳分別通入氯化鈣溶液硅酸鈉溶液次氯酸鈣溶液飽和碳酸鈉的溶液，最終溶液中有白色沉淀析出的是