《二氧化硅和硅酸》教學(xué)設(shè)計(jì)

1、 二氧化硅和硅酸教學(xué)設(shè)計(jì)樂(lè)山師范學(xué)院化學(xué)學(xué)院12化學(xué)班 蔣銳 12310110 本節(jié)內(nèi)容選自人教版高中化學(xué)必修1第四章第一節(jié)無(wú)機(jī)非金屬材料的主角硅第一課時(shí)二氧化硅和硅。安排1學(xué)時(shí)。一、 教學(xué)設(shè)計(jì)思路分析1、教材分析 教材地位和作用：硅及其化合物作為非金屬元素知識(shí)的開(kāi)端，是在第三章“金屬及其化合物”內(nèi)容的基礎(chǔ)上，繼續(xù)進(jìn)行關(guān)于元素化合物知識(shí)的學(xué)習(xí)和研究方法的訓(xùn)練，本節(jié)教學(xué)采用主線為“硅單質(zhì)二氧化硅硅酸硅酸鹽”的學(xué)習(xí)方法，豐富了元素族概念及元素性質(zhì)的遞變規(guī)律的形成，為元素周期律、元素周期表的學(xué)習(xí)積累了豐富的感性材料。所以本節(jié)課起到了承前啟后的作用。2、學(xué)情分析 本節(jié)課的教學(xué)對(duì)象為高一學(xué)生，學(xué)生已有知

2、識(shí)和未知知識(shí)分析： 已有知識(shí)：（1） 碳及其化合物的有關(guān)知識(shí)（2） 知道CO2屬于酸性氧化物，并能書(shū)寫(xiě)有關(guān)CO2的化學(xué)反應(yīng)方程式 新知識(shí)：（1） SiO2及H2SiO3的物理性質(zhì)及主要用途（2） SiO2的主要化學(xué)性質(zhì)（3） 硅酸的制備原理（4） 硅及其化合物在材料等領(lǐng)域的應(yīng)用3、學(xué)習(xí)目標(biāo) （1）、知識(shí)與技能（a）了解硅在自然界中的含量、存在、用途（b）了解二氧化硅的物理性質(zhì)，掌握二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)（c）認(rèn)識(shí)硅酸的制備原理，使學(xué)生初步掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作、基本技能。 （2）、過(guò)程與方法（a）學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用對(duì)比的方法來(lái)認(rèn)識(shí)物質(zhì)的共性和個(gè)性，擁有對(duì)新舊知識(shí)進(jìn)行歸納比較能力。（b）通過(guò)硅酸的制備，具有

3、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思維方式。 （3）、情感態(tài)度與價(jià)值觀（a）學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)元素化合物的正確方法：結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)決定用途。（b）學(xué)生了解硅和硅酸在日常生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用，感受化學(xué)的實(shí)用性，增強(qiáng)學(xué)習(xí)4、教學(xué)重、難點(diǎn)重點(diǎn)：二氧化硅和硅酸的主要性質(zhì)難點(diǎn)：二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)2、 教學(xué)設(shè)計(jì)方案1、教學(xué)方法突出學(xué)生的主體地位，以探究發(fā)現(xiàn)為主線，以對(duì)比歸納為輔線，最終實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。教學(xué)設(shè)計(jì)重點(diǎn)：在第三章的金屬元素及其化合物的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已掌握了金屬元素的學(xué)習(xí)方法，例如實(shí)驗(yàn)觀察法等。而本節(jié)內(nèi)容是非金屬及其化合物學(xué)習(xí)的第一步，起著關(guān)鍵性的作用。所以，在本節(jié)內(nèi)容中，主要以建立學(xué)生學(xué)習(xí)非金屬及其化合物的方法，本節(jié)主要是采取

4、：學(xué)生通過(guò)對(duì)比二氧化硅、二氧化碳的物理性質(zhì)、分子空間結(jié)構(gòu)等不同，自主歸納總結(jié)出二氧化硅的物理、化學(xué)性質(zhì)；通過(guò)故事啟發(fā)學(xué)生探究玻璃的制備反應(yīng)，以此導(dǎo)入二氧化硅和硅酸鈉等物質(zhì)；以圖片、視頻、實(shí)驗(yàn)等輔助材料，使學(xué)生自主探究二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)。2、 教學(xué)策略2 / 9多媒體輔助展示，探索二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)與二氧化碳對(duì)比，總結(jié)歸納二氧化硅的物理性質(zhì)歸納總結(jié)思考方法聯(lián)系實(shí)際引出新課3、教學(xué)準(zhǔn)備學(xué)生準(zhǔn)備：預(yù)習(xí)、查閱與二氧化硅相關(guān)的信息教師準(zhǔn)備：相關(guān)教學(xué)圖片、視頻。學(xué)生實(shí)驗(yàn)用品并分組到桌教具準(zhǔn)備：數(shù)字多媒體、激光筆、視頻圖文材料4、教學(xué)過(guò)程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖1聯(lián)系實(shí)際，引出新課【引課】在當(dāng)代，信

5、息，材料，能源作物三大產(chǎn)業(yè)支柱，在無(wú)機(jī)非金屬材料中，硅及其化合物一直扮演著重要的角色，而硅是一種親氧元素，在氧化氣氛包圍的地球上，沒(méi)有游離存在的硅，主要以二氧化硅和硅酸鹽的形式構(gòu)成地殼的巖石、沙子、粘土，占地殼質(zhì)量90%以上，豐富的該資源，最大限度的利用，對(duì)國(guó)家發(fā)展具有舉足輕重的作用，因此，我們今天站在新的高度來(lái)研究硅的化合物二氧化硅和硅酸?！景鍟?shū)】4-1 無(wú)機(jī)非金屬材料的主角硅第一課時(shí) 二氧化硅和硅酸【引課】在上課之前，同學(xué)們先來(lái)欣賞幾張好看的水晶圖片。【引導(dǎo)】這些好看的水晶、瑪瑙深得人們的喜愛(ài)，同學(xué)們知道它們的主要成分是什么嗎？【引導(dǎo)】其實(shí)二氧化硅不僅可用作裝飾用品，還可以有其他的用處：（

6、通過(guò)預(yù)習(xí)）學(xué)生回答：二氧化硅激趣了解二氧化硅在自然界中的存在形式【提問(wèn)】同學(xué)們，通過(guò)了解二氧化硅的這些用途，大家一起來(lái)歸納總結(jié)下二氧化硅的物理性質(zhì)，完成下表。【板書(shū)】1、二氧化硅的物理性質(zhì)二氧化硅的用途 二氧化硅的物理性質(zhì)石英坩堝 熔沸點(diǎn)高軸承 硬度大光導(dǎo)纖維（光纖）不溶于水【提問(wèn)】：與硅相鄰的碳元素氧化物二氧化碳，其物理性質(zhì)與二氧化硅差異較大，這是為什么呢？使從分子結(jié)構(gòu)方面分析?！菊故尽浚憾趸?、二氧化硅的空間構(gòu)形（圖片和GIF動(dòng)畫(huà)形式）【解答】：二氧化碳以單個(gè)分子形式存在，分子間作用力很微弱，而二氧化硅形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，原子間作用力很強(qiáng)。那么它的化學(xué)性質(zhì)怎樣呢？【科學(xué)探究1】：玻璃的古

7、老傳說(shuō)首先聽(tīng)老師給大家講一個(gè)故事，傳說(shuō)有一個(gè)賣純堿的鹽商，經(jīng)過(guò)海邊，在海灘上憩息時(shí)忽然覺(jué)得很餓，于是到處尋找石頭搭灶做飯，但始終未找到一塊石頭，于是他用塊小的碳酸鈉搭灶做飯。當(dāng)飯煮熟了之后，發(fā)現(xiàn)海灘上有一層晶瑩剔透的物質(zhì)?！咎崾尽浚汉┥系纳匙拥闹饕煞质荢iO2,純堿、Na2CO3，說(shuō)明二者發(fā)生反應(yīng)，生成新鹽和新氧化物，且沒(méi)有化合價(jià)變化。【提問(wèn)】請(qǐng)同學(xué)們書(shū)寫(xiě)對(duì)應(yīng)的反應(yīng)化學(xué)方程式【板書(shū)】：2、二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)SiO2 + Na2CO3 = CO2 ­ + Na2SiO3【講解】：利用該反應(yīng)制備了玻璃，也就是說(shuō)玻璃的主要成分是Na2SiO3，除此外還有大量的SiO學(xué)生：通過(guò)二氧化硅產(chǎn)

8、物的形態(tài)，總結(jié)歸納二氧化硅的物理性質(zhì)，完成表格。學(xué)生通過(guò)預(yù)習(xí)，可畫(huà)出二氧化硅、二氧化碳的分子結(jié)構(gòu)圖。討論，并分析為什么。學(xué)生通過(guò)故事，自主思考，寫(xiě)出反應(yīng)方程式。學(xué)生仔細(xì)觀察視頻學(xué)生了解到氟化氫的作用，進(jìn)而了解其化學(xué)性質(zhì)。學(xué)生養(yǎng)成歸納總結(jié)能力學(xué)生由對(duì)故事的興趣，思考其反應(yīng)過(guò)程及反應(yīng)方程式。達(dá)到了自主學(xué)習(xí)的目的。2.【提問(wèn)】：同學(xué)們想下我們常見(jiàn)的玻璃雕刻。玻璃易碎，用它們雕刻容易斷裂。那是用什么雕刻的呢？請(qǐng)看一段視頻，注意所用的藥品?！窘處煂?dǎo)入視頻并講解】說(shuō)明氫氟酸能腐蝕玻璃，可用氫氟酸在玻璃上刻字，雕花。【板書(shū)】： SiO2+4HF=SiF4+2H2O【提問(wèn)】作為玻璃的成分SiO2，還有那些化學(xué)

9、性質(zhì)呢？【教師活動(dòng)】：展示圖片1、裝硫酸銅溶液的試劑瓶（鹽溶液玻璃塞）；2、裝氫氧化鈉溶液的試劑瓶（堿溶液橡膠塞）；【提問(wèn)】同學(xué)們對(duì)比這兩瓶試劑，瓶塞有什么不同。從中悟出SiO2的什么性質(zhì)？【講解】1、強(qiáng)烈對(duì)比說(shuō)明不能混用2、說(shuō)明NaOH溶液與磨口玻璃塞發(fā)生反應(yīng)（Na2SiO3, SiO2），硫酸銅溶液與橡皮塞發(fā)生反應(yīng)【教師活動(dòng)】對(duì)比二氧化碳與NaOH溶液反應(yīng)，同時(shí)書(shū)寫(xiě)反應(yīng)方程式【板書(shū)】SiO2+2NaOH= Na2SiO3+H2O【教師活動(dòng)】有同學(xué)說(shuō)為啥瓶身中的二氧化硅不與氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng)：磨口處二氧化硅含量高，表面粗糙接觸面積大，所以更容易反應(yīng)，瓶身中的二氧化硅與其也會(huì)反應(yīng)，但是速率很慢，

10、所以短時(shí)間保存堿液可以用玻璃瓶，但是長(zhǎng)時(shí)間最好還是塑料瓶保存?！究偨Y(jié)】作為酸性氧化物有三個(gè)通性1. 與堿反應(yīng)只生成鹽和水 2. 與堿性氧化物反應(yīng)只生成鹽3.與水反應(yīng)生成酸【提問(wèn)】如何用SiO2,NaOH溶液.鹽酸.水制備H2SiO3。SiO2+H2O? H2SiO3？請(qǐng)同學(xué)小組探究：根據(jù)該組同學(xué)設(shè)計(jì)的方案，請(qǐng)用面前的藥品制備H2SiO3 (注意實(shí)驗(yàn)安全，控制藥品的量)【板書(shū)】：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+2HCl Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3 (強(qiáng)酸換弱酸)【解答】得到白色膠狀的固體H2SiO3凝膠，若濃度小可以得到膠體。H2SiO3凝膠干燥后,能形成疏松多孔，

11、具有吸水性的硅膠。常用作干燥劑。很多食品包裝袋的干燥劑用的是硅膠。學(xué)生仔細(xì)觀察圖片。思考為何塞子材料為何不同。學(xué)生對(duì)比思考，寫(xiě)出方程式。學(xué)生根據(jù)自己的想法，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，并觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。學(xué)生自主歸納總結(jié)學(xué)習(xí)。增強(qiáng)自我學(xué)習(xí)能力。學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰υ鰪?qiáng)。歸納【歸納總結(jié)】同學(xué)們，我們本節(jié)課學(xué)習(xí)了二氧化硅及硅酸的相關(guān)性質(zhì)。相信大家也了解到了非金屬元素的學(xué)習(xí)方法，那么大家可自行總結(jié)下無(wú)機(jī)非金屬元素的學(xué)習(xí)方法。討論，記錄，匯報(bào) 。 培養(yǎng)合作精神，思路總結(jié)方法【課后思考】：1、已知硅酸的酸性弱于碳酸，你如何用實(shí)驗(yàn)來(lái)證明呢？2、 如何由SiO2制備H2SiO3(用化學(xué)方程式表示)。學(xué)習(xí)總結(jié)方法。 【板書(shū)設(shè)計(jì)】：4-

12、1 無(wú)機(jī)非金屬材料的主角硅 第一課時(shí) 二氧化硅和硅酸1、二氧化硅的物理性質(zhì)二氧化硅的用途 二氧化硅的物理性質(zhì)石英坩堝 熔沸點(diǎn)高軸承 硬度大 光導(dǎo)纖維（光纖）不溶于水2、二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)能與碳酸鈉反應(yīng)： SiO2 + Na2CO3 = CO2 ­ + Na2SiO3能與氫氟酸反應(yīng)： SiO2 + 4HF = SiF4 ­ + 2H2O能與氫氧化鈉反應(yīng)：SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O3、硅酸的制備： SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O三、教學(xué)反思由于高一學(xué)生接觸元素化合物的學(xué)習(xí)時(shí)間較短，又沒(méi)有原子結(jié)構(gòu)和元素周期律的理論為依據(jù)，因此還沒(méi)有形成完整的元素化合物學(xué)習(xí)的化學(xué)思想，不太會(huì)運(yùn)用對(duì)比的思想學(xué)習(xí)硅及其化合物的性質(zhì)和制備等。因此，在前期的教學(xué)中力圖每節(jié)課逐步滲透這些思想作為鋪墊，本節(jié)課通過(guò)分析二氧化碳和二氧化硅，引導(dǎo)學(xué)生采用對(duì)比的學(xué)習(xí)方法，分析推導(dǎo)二氧化硅及硅酸的性質(zhì)，幫助學(xué)生