《無機非金屬材料的主角-硅》教學設(shè)計

PAGEPAGE8人教版必修1第四章第一節(jié)無機非金屬材料的主角——硅一、本節(jié)內(nèi)容主線分析在初中化學中學習過二氧化碳的有關(guān)知識，學生在生活中對硅及其化合物已有一定的感性認識的，如：水晶、沙子、巖石、玻璃、水泥、陶瓷等都是學生在生活中常見的物質(zhì)，但并沒有系統(tǒng)地學習硅的性質(zhì)，因此關(guān)于硅的知識是零散的。另外，高一學生的特點：對物質(zhì)性質(zhì)認識主要停留在宏觀表征，對化學現(xiàn)象的分析，歸納能力較弱。經(jīng)過人教版必修1“金屬及其化合物”的學習后，學生對于元素化合物知識的學習積累了一定的方法，而“無機非金屬材料的主角-硅”安排在“金屬及其化合物”之后，一方面是常見無機物及其性質(zhì)的繼續(xù)，另一方面通過本節(jié)的學習也為學習元素周期律奠定了基礎(chǔ)?！胺墙饘偌捌浠衔铩边@一章的主線是“性質(zhì)與用途”關(guān)系，以元素為線索，突出了“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途”的學科思想。本節(jié)課的基本思路：第一，先學習對比熟悉的硅的化合物，再學習單質(zhì)硅的順序符合認知規(guī)律，有利于學生接受。第二，通過大量圖片和實例介紹，使學生了解硅及其化合物知識，突出它在社會發(fā)展、信息化社會中的重要性、廣泛性和應用價值，從而豐富學生的知識，開拓學生的視野。第三，把已有知識碳和二氧化碳的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)，與硅及其化合物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)聯(lián)系，培養(yǎng)學生運用對比方法的學習能力。二、課時內(nèi)容安排本節(jié)課分2課時，第一課時介紹硅及化合物在自然界中的廣泛存在和在生產(chǎn)中的應用；二氧化硅的結(jié)構(gòu)、二氧化硅的性質(zhì)及用途；以及硅酸的制備、性質(zhì)和用途。第二課時介紹硅酸鹽的性質(zhì)、在生活生產(chǎn)中的普遍性和用途；單質(zhì)硅的制取、性質(zhì)和用途。三、各課時教學設(shè)計（一）教學內(nèi)容主線分析1、課型分析：元素化合物課元素化合物課的特點：要充分利用基礎(chǔ)理論的指導作用，揭示知識內(nèi)在聯(lián)系。指導學生學習元素化合物知識的理論依據(jù)有：物質(zhì)分類、氧化還原、離子反應、元素周期律。元素化合物課要以實驗為基礎(chǔ)。元素化合物課要盡可能緊密地貼近生活、聯(lián)系實際。2、核心內(nèi)容的教學主線分析本節(jié)課是“非金屬及其化合物”的第一節(jié)，由三部分內(nèi)容組成，依次按“二氧化硅和硅酸→硅酸鹽→硅單質(zhì)”，重點介紹二氧化硅的性質(zhì)和用途。教學從以下三個方面開展：第一，從硅的親氧性引出硅主要存在的兩種形式──二氧化硅和硅酸鹽。第二，先學習比較熟悉的硅的化合物，再學習單質(zhì)硅的順序符合認知規(guī)律。第三，以生活實際為例，對硅及其化合物知識進行介紹，使學生對生活中常見的物質(zhì)有了進一步的了解與認識，開闊了眼界，更加密切了化學與生活，化學與社會的聯(lián)系。（二）教學目標設(shè)計與分析對于學生來說，硅的知識是散亂的、表面的，要通過本節(jié)課學習硅的性質(zhì)和用途，才能對硅有系統(tǒng)的認識。這一節(jié)課二氧化硅的性質(zhì)是重點，而二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)、硅酸鹽的豐富性和多樣性是難點。根據(jù)新課程理念，我確定了本節(jié)課的教學目標。1、知識與技能目標（1）、了解硅的主要性質(zhì)，認識硅主要用途；（2）、知道二氧化硅的主要性質(zhì)，認識二氧化硅主要用途；（3）、了解硅酸的主要性質(zhì)和用途；（4）、知道硅酸鹽的表示方法主要性質(zhì)和用途；（5）、了解單質(zhì)硅的制法，主要性質(zhì)和用途；（6）、聯(lián)系生產(chǎn)生活實際，培養(yǎng)學生對知識的遷移能力。說明：元素化合物的性質(zhì)是學生繼續(xù)學習化學的基礎(chǔ)，也是在生活中經(jīng)常要接觸、需要了解和應用的化學常識。因此，知道硅及其化合物的性質(zhì)和用途是很必要的。2、過程與方法目標（1）、采用對比的方法，聯(lián)系碳、二氧化碳學生已有的知識來介紹硅、二氧化硅等新知識，培養(yǎng)學生對知識的遷移和類比能力；（2）、通過“結(jié)構(gòu)——性質(zhì)——用途”的學習模式，讓學生逐步掌握學習元素化合物知識的一般方法；（3）、運用日常生活中事例進行教學，增強教學的直觀性；（4）、通過實驗4-1和4-2，使學生初步掌握物質(zhì)制備、控制實驗條件和空白實驗對比的方法。說明：新教材從用途入手學習重要的性質(zhì)，注重培養(yǎng)能力，是學生在主動參與探究中學習知識。因此，對比法、實驗法等教學方法的使用，可以增強教學的效果；通過“結(jié)構(gòu)——性質(zhì)——用途”的學習模式，讓學生掌握研究元素化合物的一般方法，有利于學生發(fā)展性學習。3、情感態(tài)度與價值觀目標（1）、認識硅及其化合物的廣泛性，體會化學的創(chuàng)造性與實用性，并關(guān)注對應的實際問題；（2）、利用圖片、實物、模型，讓學生感受化學科學的魅力及化學對人類生產(chǎn)、生活的貢獻，激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生熱愛科學的情感；（3）、通過分組實驗，培養(yǎng)學生實事求是，勇于探索的科學態(tài)度。說明：硅在實際生產(chǎn)生活中用途非常廣泛和重要，通過實驗，培養(yǎng)學生觀察能力，分析能力和動手能力。運用圖片、實物、模型展示，增多學生的感性認識，有利于上升為理性認識。由此分析，本節(jié)課的教學目標在于①、知道硅的重要化合物的主要性質(zhì)、主要用途。②、使學生初步掌握學習元素化合物知識的一般方法。③、培養(yǎng)學生實驗動手能力。（三）教學環(huán)節(jié)設(shè)計本節(jié)課主要采用對比法、討論法、歸納總結(jié)法、實驗法、多媒體教學法等教學方法。第一環(huán)節(jié)：采用對比法、討論法、歸納總結(jié)法、實驗法、多媒體教學法。首先通過展示圖片硅的廣泛存在，讓學生從感性經(jīng)驗上升為理性認識。接著引導學生通過回憶硅和碳的結(jié)構(gòu)來分析其性質(zhì)，引出硅的兩種常見的化合物——二氧化硅和硅酸鹽，再次展示圖片水晶、瑪瑙，然后介紹二氧化硅結(jié)構(gòu)、用途等圖片，學生通過觀察、思考、分析，總結(jié)二氧化硅的存在用途，根據(jù)用途和結(jié)構(gòu)，并與二氧化碳性質(zhì)的對比和用途的分析推測二氧化硅可能具有的性質(zhì)。第二環(huán)節(jié)：采用實驗法、對比法。通過實驗探究鞏固強酸制弱酸的理論及硅酸的制法。再次通過對照實驗分別用蒸餾水和硅酸鈉飽和溶液浸泡過的小木條在酒精等點火，用蒸餾水浸泡過的小木條能燃燒，而用硅酸鈉飽和溶液浸泡過的小木條不能燃燒的實驗事實，學生真實感受到水玻璃的防火作用。第三環(huán)節(jié)：采用多媒體教學法、對比法、歸納總結(jié)法。運用多媒體教學，調(diào)動學生的各種感官，使學生參與學習的機會較多，充分發(fā)揮學生的主觀能動性。通過圖片展示傳統(tǒng)硅酸鹽產(chǎn)品、新型陶瓷、單質(zhì)硅芯片等，以增加學生感性認識，使感性認識上升為理性認識，符合認知規(guī)律。結(jié)合教學視頻了解硅的制取、提純方法，再對比碳原子的性質(zhì)和硅在元素周期表中的位置，了解單質(zhì)硅。最后總結(jié)硅及其化合物在信息技術(shù)、材料科學領(lǐng)域中的應用，使學生熱愛科學。運用生產(chǎn)和生活實際，在課堂上互動交流，增強教學的直觀性，激發(fā)學生熱愛科學的情感。教學過程：第一課時：【投影】展示巖石的圖片和硅自然界中存在圖片引出硅廣泛存在于自然界中。引出硅在自然界中的含量?！緦搿康厍蛏系膸r石是由硅酸鹽及硅的氧化物構(gòu)成的，如果說碳是組成生物界的主要元素，那么，硅就是構(gòu)成地球上礦物界的主要元素。硅在地殼中的含量為27.7%，在所有的元素中居第二位。支持太空站工作的硅太陽能電池，將輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽陂_發(fā)能源方面是一種很有前途的材料；信息產(chǎn)業(yè)中關(guān)鍵材料，是單質(zhì)硅作為原料的。地表的石頭、沙子和泥土、我們使用的磚頭、水泥、玻璃和陶瓷等等，都是硅的化合物。這一節(jié)課我們就來學習第四章第一節(jié)無機非金屬材料的主角——硅?！景鍟康谝还?jié)硅——無機非金屬材料的主角【學生活動】建議學生動手翻閱周期表，在元素周期表中找到硅，并且寫出硅和碳的原子結(jié)構(gòu)示意圖。28284+14+624CSi【分析】最外層均為4個電子，既不易失電子，又不易得電子，性質(zhì)穩(wěn)定。主要形成四價的化合物。【學生思考】碳、硅在自然存在形式有什么不同？從Si與C結(jié)構(gòu)上的對比，SiO2與CO2性質(zhì)的有何聯(lián)系？【歸納總結(jié)】碳在自然界有穩(wěn)定單質(zhì)。而硅是親氧元素，主要以SiO2及硅酸鹽形式存在。SiO2與CO2性質(zhì)有相似點和不同點?！景鍟?、SiO2【引導】通過閱讀課本P74最后一段找出SiO2的存在形式，并表示它們的關(guān)系?！就队啊可钪蠸iO2的用途圖片【歸納總結(jié)】SiO2用途：①、制光導纖維；②、石英玻璃制化學儀器；③、水晶制光學儀器和制工藝品；④、瑪瑙制精密軸承和裝飾品；⑤、石英表、石英鐘；⑥、建筑材料?！舅伎己徒涣鳌空埜鶕?jù)SiO2的存在和應用思考SiO2具有哪些物理性質(zhì)？化學穩(wěn)定性如何？【學生活動】填寫P76思考交流，并發(fā)言?！窘Y(jié)論】物理性質(zhì)：常溫是固體、熔點高、沸點高、硬度大、不溶于水，并與CO2的物理性質(zhì)作對比。化學性質(zhì)穩(wěn)定?！驹O(shè)問】SiO2的這些性質(zhì)是由什么決定的？【學生回答】SiO2性質(zhì)的特殊性由結(jié)構(gòu)決定?！就队啊縎iO2的結(jié)構(gòu)三維動畫并展示模型?！窘Y(jié)論】與CO2結(jié)構(gòu)不同，SiO2晶體中沒有分子，是由硅原子和氧原子按1：2的比例組成的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體?！驹O(shè)問】沙子成分是SiO2，與水反應嗎？【學生回答】不反應?！景鍟浚?）、不與水反應【講述】玻璃成分中含有SiO2。但可以用玻璃瓶來裝一些活潑的試劑，這可以看出其化學性質(zhì)穩(wěn)定，不能夠跟一般的酸發(fā)生反應，但HF除外?！景鍟浚?）、不與酸反應，氫氟酸除外SiO2＋4HF＝SiF4↑＋2H2O【講述】因為HF酸可以和SiO2反應，所以HF的保存就不能使用玻璃瓶，而用塑料或橡膠瓶，我們可以用這個性質(zhì)在玻璃上雕刻字體和花紋等?！菊故尽垦b有NaOH的試劑瓶使用橡膠塞的圖片【提問】為什么實驗室中盛放堿液的試劑瓶要用橡皮塞而不能用玻璃塞？【學生討論】玻璃中有SiO2，NaOH與SiO2反應，NaOH腐蝕玻璃?！窘Y(jié)論】能和堿反應生成鹽和水的氧化物稱為酸性氧化物。SiO2是酸性氧化物。SiO2還可以與CaO在高溫下反應。【學生活動】書寫CO2和NaOH反應的方程式，和CaO反應的化學方程式，推測SiO2和NaOH反應的方程式，和CaO反應的化學方程式?！景鍟浚?）是一種酸性氧化物SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2OSiO2+CaOCaSiO【對比】將CO2和SiO2比較：CO2和SiO2是酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性，又有各自的特性。CO2能與水、堿、堿性氧化物反應。SiO2能與堿、堿性氧化物、HF反應?！竞献饔懻摗磕阍诤舆厯斓揭粔K好看的石頭，但是不知道是大理石還是水晶石，你知道怎樣去檢驗嗎？【學生回答】加鹽酸，看到有氣泡生成是大理石；加氫氧化鈉，看到溶解是水晶石；等等。【展示】硅酸的圖片，介紹物理性質(zhì)和用途?！咎釂枴緾O2溶于水生成H2CO3，SiO2不溶于水，如何制取硅酸呢？【學生分組實驗4-1】試管中取3mlNa2SiO3溶液，滴入2滴酚酞，逐滴加入濃度為6mol/L的稀鹽酸，邊加邊振蕩，至紅色變淺并接近消失時停止。【學生觀察】現(xiàn)象：紅色慢慢消失，生成白色凝膠。結(jié)論：硅酸鈉轉(zhuǎn)化為硅酸。反應：Na2SiO3＋2HCl＝H2SiO3(膠體)＋2NaCl【演示】用激光筆演示丁達爾效應?！景鍟?．硅酸Na2SiO3＋2HCl＝H2SiO3(膠體)＋2NaCl【活動探究】

硅酸是一種比碳酸還要弱的酸，請設(shè)計一個簡單實驗，證明硅酸的酸性比碳酸弱?！締⒌险T思】若能制得CO2通入Na2SiO3溶液中，觀察到白色膠狀沉淀的生成?！窘Y(jié)論】CO2通入Na2SiO3溶液中，觀察到白色膠狀沉淀說明H2SiO3的酸性弱于碳酸。第二課時：【引入】展示圖片：我們所在的教學樓、水泥路面、陶瓷、家庭玻璃用具。以上所展示的圖片，都是我們?nèi)粘Ｉ钌a(chǎn)中隨處可見的，它們用到的材料如陶瓷、水泥、普通玻璃都屬于傳統(tǒng)型硅酸鹽產(chǎn)品。硅酸鹽產(chǎn)品廣泛應用于生活中，再次體現(xiàn)了本節(jié)的標題：硅——無機非金屬材料的主角。【提問】那么，什么是硅酸鹽呢？【板書】二、硅酸鹽1、硅酸鹽【講述】硅酸鹽是由硅、氧和金屬元素組成的化合物的總稱。硅酸鹽在自然界分布極廣，一般是固體，不溶于水（Na2SiO3除外）；化學性質(zhì)穩(wěn)定。它的組成除了可以像其化學式Na2SiO3那樣表示之外，還可以用二氧化硅和金屬氧化物的組合形式來表示。【學生活動】閱讀資料卡片，了解硅酸鹽組成的另外一種表示方法?！局v述】我們上節(jié)課在實驗4-1中，已經(jīng)接觸了硅酸鈉的有關(guān)反應。我們這節(jié)課就以硅酸鈉為例學習硅酸鹽的主要性質(zhì)?！景鍟?、Na2SiO3【實物展示】一瓶Na2SiO3的水溶液。學生觀察?！景鍟浚?）、可溶于水；保存時用橡皮塞?！驹O(shè)問】回憶上節(jié)課實驗CO2通入Na2SiO3溶液的反應。想一想：久置在空氣中會出現(xiàn)什么現(xiàn)象，其原因是什么？寫出化學反應式。【學生活動】書寫方程式：Na2SiO3＋CO2＋H2O＝H2SiO3（膠體）＋Na2CO3【板書】（2）、化學性質(zhì)：溶液顯堿性，能與鹽酸，二氧化碳反應生成硅酸。【學生思考】根據(jù)已知反應，請比較HCl、H2CO3和H2SiO3之間的強弱【總結(jié)并板書】酸性強弱：HCl>H2CO3>H2SiO3【演示】實驗4-2，采用濾紙條?！痉纸M實驗】請根據(jù)現(xiàn)象思考并討論后填寫實驗4-2后的表格?！究偨Y(jié)】濾紙條放入蒸餾水放入Na2SiO3飽和溶液現(xiàn)象蒸干后燃燒蒸干后起泡，不易燃燒結(jié)論Na2SiO3具有防火作用以上實驗屬于對比實驗，其中蒸餾水組成為空白對照實驗，其目的是為了排除Na2SiO3溶液中水的影響，證明Na2SiO3具有防火作用，提高實驗的可信度。經(jīng)過空白對照試驗，我們可以確定起到防火作用的是Na2SiO3?！景鍟浚?）、可做防火劑【圖片展示】有關(guān)三大硅酸鹽產(chǎn)品的原料、制作工藝、設(shè)備、成品及用途的圖片?！景鍟?．硅酸鹽產(chǎn)品【學生活動】閱讀課本三大硅酸鹽產(chǎn)品的有關(guān)內(nèi)容并填寫下表。傳統(tǒng)硅酸鹽產(chǎn)品原料主要成分陶瓷粘土/普通玻璃純堿、石灰石、石英硅酸鈉、硅酸鈣、二氧化硅水泥石灰石、粘土/【講述】陶瓷、水泥、普通玻璃都屬于傳統(tǒng)硅酸鹽產(chǎn)品。此外，化學家還制成一些具有特殊功能的含硅的物質(zhì)——新型硅酸鹽材料和含硅材料?！緢D片展示】新型硅酸鹽材料和含硅材料【引入】以上展示的各種材料用途廣泛，地位重要，它們都有一個共同的特點：含有硅元素。硅是無機非金屬材料的主角，我們有必要對單質(zhì)硅的性質(zhì)有所了解。【板書】三、硅單質(zhì)【視頻】觀看硅單質(zhì)的介紹和制取方法【學生活動1】回憶碳的有關(guān)性質(zhì)，閱讀課本有關(guān)內(nèi)容，思考以下問題并完成下表：相同點