2024年高中化學(xué) 第四章 第1節(jié) 無機(jī)非金屬材料-硅教案 新人教版必修1

2024年高中化學(xué)第四章第1節(jié)無機(jī)非金屬材料—硅教案新人教版必修1授課內(nèi)容授課時(shí)數(shù)授課班級(jí)授課人數(shù)授課地點(diǎn)授課時(shí)間教學(xué)內(nèi)容本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容來自2024年高中化學(xué)第四章第1節(jié)《無機(jī)非金屬材料—硅》，主要涉及新人教版必修1教材。本節(jié)課的核心內(nèi)容將圍繞硅及其化合物的性質(zhì)、用途以及與其它元素化合物的關(guān)系展開。具體包括以下幾個(gè)方面：

1.硅的基本性質(zhì)：原子結(jié)構(gòu)、電子排布以及其對(duì)硅的化學(xué)性質(zhì)的影響。

2.硅的氧化物：二氧化硅的制備、性質(zhì)以及與硅酸鹽的關(guān)系。

3.硅酸鹽材料：玻璃、水泥和陶瓷的主要成分及其應(yīng)用。

4.硅的鹵化物：硅烷、硅鹵化物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。

5.硅在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用：半導(dǎo)體材料、太陽能電池等。核心素養(yǎng)目標(biāo)本節(jié)課旨在通過學(xué)習(xí)無機(jī)非金屬材料—硅的相關(guān)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)，提高證據(jù)推理與模型認(rèn)知能力，強(qiáng)化宏觀辨識(shí)與微觀探析，以及促進(jìn)科學(xué)態(tài)度、科學(xué)思維和科學(xué)情感的發(fā)展。具體目標(biāo)如下：

1.學(xué)生能夠通過對(duì)硅及其化合物的學(xué)習(xí)，理解并掌握物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系，培養(yǎng)宏觀辨識(shí)與微觀探析的核心素養(yǎng)。

2.學(xué)生能夠運(yùn)用化學(xué)知識(shí)解釋硅及其化合物的性質(zhì)和用途，提高科學(xué)解釋和論證的能力。

3.學(xué)生能夠在探究活動(dòng)中，發(fā)展科學(xué)探究能力和創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作和問題解決的能力。

4.學(xué)生能夠通過學(xué)習(xí)硅及其化合物的性質(zhì)和用途，理解化學(xué)與生活的聯(lián)系，增強(qiáng)科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任意識(shí)。教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)

（1）硅的基本性質(zhì)：原子結(jié)構(gòu)、電子排布以及其對(duì)硅的化學(xué)性質(zhì)的影響。

以硅的原子結(jié)構(gòu)為例，硅原子的電子排布為2,8,4，其最外層4個(gè)電子使其具有一定的化學(xué)活性。教師可以通過圖片或模型展示硅原子的結(jié)構(gòu)，幫助學(xué)生理解硅的化學(xué)性質(zhì)。

（2）硅的氧化物：二氧化硅的制備、性質(zhì)以及與硅酸鹽的關(guān)系。

以二氧化硅的制備為例，教師可以講解硅石與碳高溫反應(yīng)生成二氧化碳和硅的過程，同時(shí)強(qiáng)調(diào)反應(yīng)條件及產(chǎn)物。此外，通過展示二氧化硅的物理性質(zhì)（如透明、硬度大等），幫助學(xué)生理解其在自然界和工業(yè)中的應(yīng)用。

（3）硅酸鹽材料：玻璃、水泥和陶瓷的主要成分及其應(yīng)用。

以玻璃為例，教師可以講解石英砂、純堿和長(zhǎng)石高溫熔融生成玻璃的過程，同時(shí)強(qiáng)調(diào)玻璃的主要成分及應(yīng)用領(lǐng)域。

（4）硅的鹵化物：硅烷、硅鹵化物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。

以硅烷為例，教師可以講解硅烷的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，如硅氫鍵的存在，以及其燃燒反應(yīng)的化學(xué)方程式。通過展示硅烷的性質(zhì)，如低沸點(diǎn)、易揮發(fā)等，幫助學(xué)生理解其在化學(xué)研究中的應(yīng)用。

（5）硅在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用：半導(dǎo)體材料、太陽能電池等。

以半導(dǎo)體材料為例，教師可以講解硅晶體管的工作原理，以及其在電子器件中的應(yīng)用。同時(shí)，介紹太陽能電池的原理及硅在太陽能電池中的作用，強(qiáng)調(diào)硅在現(xiàn)代科技領(lǐng)域的重要性。

2.教學(xué)難點(diǎn)

（1）硅原子結(jié)構(gòu)的理解：學(xué)生對(duì)于原子結(jié)構(gòu)的概念可能較為陌生，需要教師通過圖片、模型等方式進(jìn)行講解，幫助學(xué)生理解硅原子的電子排布及其對(duì)化學(xué)性質(zhì)的影響。

（2）硅氧化物與硅酸鹽關(guān)系的理解：學(xué)生可能對(duì)于硅氧化物和硅酸鹽之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系較為困惑，教師可以通過舉例、動(dòng)畫等方式講解二氧化硅與硅酸鹽的轉(zhuǎn)化過程，幫助學(xué)生理解二者之間的關(guān)系。

（3）硅酸鹽材料的制備原理：學(xué)生可能對(duì)于玻璃、水泥和陶瓷的制備原理較為模糊，教師可以通過講解制備過程、反應(yīng)條件等，幫助學(xué)生理解硅酸鹽材料的制備原理。

（4）硅鹵化物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)：學(xué)生可能對(duì)于硅鹵化物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其性質(zhì)較為陌生，教師可以通過展示硅鹵化物的結(jié)構(gòu)模型、性質(zhì)實(shí)驗(yàn)等，幫助學(xué)生理解硅鹵化物的特點(diǎn)。

（5）硅在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用：學(xué)生可能對(duì)于硅在半導(dǎo)體材料、太陽能電池等領(lǐng)域的應(yīng)用較為陌生，教師可以通過講解工作原理、應(yīng)用實(shí)例等，幫助學(xué)生理解硅在現(xiàn)代科技領(lǐng)域的重要性。教學(xué)方法與策略1.教學(xué)方法

（1）講授法：在講解硅的基本性質(zhì)、硅的氧化物、硅酸鹽材料、硅的鹵化物以及硅在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用等內(nèi)容時(shí)，教師可以通過講授法向?qū)W生傳授知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生理解硅及其化合物的性質(zhì)和用途。

（2）案例研究法：教師可以選取具有代表性的硅酸鹽材料（如玻璃、水泥和陶瓷）的案例，讓學(xué)生通過研究案例，了解硅酸鹽材料的制備原理、應(yīng)用領(lǐng)域等。

（3）實(shí)驗(yàn)法：在講解硅的氧化物、硅的鹵化物等內(nèi)容時(shí)，教師可以組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生通過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，加深對(duì)硅及其化合物性質(zhì)的理解。

（4）項(xiàng)目導(dǎo)向?qū)W習(xí)法：教師可以引導(dǎo)學(xué)生分組進(jìn)行項(xiàng)目研究，如研究硅在半導(dǎo)體材料、太陽能電池等領(lǐng)域的應(yīng)用，讓學(xué)生通過自主探究、合作學(xué)習(xí)，提高問題解決能力。

2.教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)

（1）角色扮演：教師可以組織學(xué)生進(jìn)行角色扮演，如讓學(xué)生扮演硅酸鹽材料制造商、半導(dǎo)體器件設(shè)計(jì)師等角色，讓學(xué)生在角色扮演中了解硅及其化合物的用途和重要性。

（2）實(shí)驗(yàn)活動(dòng)：教師可以設(shè)計(jì)硅酸鹽材料制備實(shí)驗(yàn)，如玻璃吹制、陶瓷制作等，讓學(xué)生親自動(dòng)手操作，提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

（3）游戲設(shè)計(jì)：教師可以設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí)問答游戲，讓學(xué)生在游戲中鞏固硅及其化合物的性質(zhì)和用途知識(shí)。

3.教學(xué)媒體和資源

（1）PPT：教師可以制作多媒體PPT，通過圖文并茂的形式展示硅及其化合物的性質(zhì)、用途等知識(shí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（2）視頻：教師可以播放與硅及其化合物相關(guān)的實(shí)驗(yàn)操作視頻，讓學(xué)生更直觀地了解實(shí)驗(yàn)過程和物質(zhì)性質(zhì)。

（3）在線工具：教師可以利用在線工具，如虛擬實(shí)驗(yàn)室等，讓學(xué)生在線進(jìn)行硅及其化合物的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生的動(dòng)手能力。

（4）課外閱讀材料：教師可以推薦學(xué)生閱讀與硅及其化合物相關(guān)的課外閱讀材料，拓寬學(xué)生的知識(shí)視野。教學(xué)流程1.導(dǎo)入新課（5分鐘）

教師通過展示硅及其化合物在日常生活和科技領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例，如手機(jī)芯片、玻璃窗戶等，引發(fā)學(xué)生對(duì)硅及其化合物的興趣。然后提出問題：“你們知道這些物品背后的共同成分是什么嗎？”引導(dǎo)學(xué)生思考并猜測(cè)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)的欲望。

2.新課講授（20分鐘）

（1）硅的基本性質(zhì)：教師介紹硅的原子結(jié)構(gòu)、電子排布及其對(duì)硅的化學(xué)性質(zhì)的影響。舉例說明硅在自然界中的存在和提取方法。

（2）硅的氧化物：教師講解二氧化硅的制備方法、性質(zhì)及與硅酸鹽的關(guān)系。以玻璃制造為例，介紹二氧化硅在工業(yè)中的應(yīng)用。

（3）硅酸鹽材料：教師闡述玻璃、水泥和陶瓷的主要成分及其制備原理。舉例說明硅酸鹽材料在建筑、電子等領(lǐng)域的應(yīng)用。

3.實(shí)踐活動(dòng)（10分鐘）

（1）實(shí)驗(yàn)演示：教師進(jìn)行硅酸鹽材料制備實(shí)驗(yàn)，如玻璃吹制，讓學(xué)生直觀地了解實(shí)驗(yàn)過程和物質(zhì)性質(zhì)。

（2）小組討論：學(xué)生分組討論硅及其化合物的用途和重要性，引導(dǎo)學(xué)生思考硅在現(xiàn)代科技領(lǐng)域的作用。

（3）案例分析：學(xué)生分組研究具有代表性的硅酸鹽材料案例，了解硅酸鹽材料的制備原理、應(yīng)用領(lǐng)域等。

4.學(xué)生小組討論（10分鐘）

（1）硅在半導(dǎo)體材料中的應(yīng)用：學(xué)生討論硅晶體管的工作原理，了解硅在半導(dǎo)體器件中的重要性。

（2）硅在太陽能電池中的應(yīng)用：學(xué)生探討硅太陽能電池的原理及其在可再生能源領(lǐng)域的地位。

（3）硅氧化物與硅酸鹽的關(guān)系：學(xué)生分析二氧化硅與硅酸鹽之間的轉(zhuǎn)化過程，加深對(duì)硅及其化合物性質(zhì)的理解。

5.總結(jié)回顧（5分鐘）

教師引導(dǎo)學(xué)生回顧本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，總結(jié)硅及其化合物的性質(zhì)、用途等關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)。強(qiáng)調(diào)硅在現(xiàn)代科技領(lǐng)域的重要性和應(yīng)用前景。

總用時(shí)：40分鐘。知識(shí)點(diǎn)梳理1.硅的基本性質(zhì)

-硅的原子結(jié)構(gòu)：硅原子的電子排布為2,8,4，其最外層4個(gè)電子使其具有一定的化學(xué)活性。

-硅的氧化物：硅與氧反應(yīng)生成二氧化硅，二氧化硅是硅酸鹽材料的主要成分之一。

-硅酸鹽材料：玻璃、水泥和陶瓷是常見的硅酸鹽材料，它們?cè)谌粘Ｉ詈凸I(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。

2.硅的氧化物

-二氧化硅的制備：硅石與碳高溫反應(yīng)生成二氧化碳和硅。

-二氧化硅的性質(zhì)：二氧化硅是一種透明、硬度大的物質(zhì)，廣泛應(yīng)用于玻璃制造、光纖通信等領(lǐng)域。

-二氧化硅與硅酸鹽的關(guān)系：二氧化硅是硅酸鹽材料的主要成分之一，與硅酸鹽有著密切的關(guān)系。

3.硅酸鹽材料

-玻璃的制備：石英砂、純堿和長(zhǎng)石高溫熔融生成玻璃。

-水泥的制備：石灰石和粘土燒結(jié)生成水泥。

-陶瓷的制備：粘土經(jīng)過成型、干燥、燒結(jié)等工藝制成陶瓷。

4.硅的鹵化物

-硅烷的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)：硅烷是由硅和氫組成的化合物，具有低沸點(diǎn)、易揮發(fā)等性質(zhì)。

-硅鹵化物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)：硅鹵化物是由硅和鹵素組成的化合物，它們的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)與硅烷相似。

5.硅在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用

-半導(dǎo)體材料：硅晶體管是半導(dǎo)體器件的核心組件，用于電子器件中的放大、開關(guān)等功能。

-太陽能電池：硅太陽能電池是利用硅的特性將太陽光轉(zhuǎn)化為電能的設(shè)備，是可再生能源領(lǐng)域的重要應(yīng)用。內(nèi)容邏輯關(guān)系①硅原子的電子排布決定了其化學(xué)活性，硅的氧化物、硅酸鹽材料、硅的鹵化物等化合物都是基于硅原子的化學(xué)性質(zhì)而形成的。

②硅的氧化物是硅酸鹽材料的主要成分之一，例如二氧化硅在玻璃制造中的重要作用。

③硅酸鹽材料包括玻璃、水泥和陶瓷，它們的制備原理和性質(zhì)都與硅的氧化物密切相關(guān)。

2.硅的氧化物的性質(zhì)與應(yīng)用

①二氧化硅的制備方法、性質(zhì)及與硅酸鹽的關(guān)系，例如石英砂與碳高溫反應(yīng)生成二氧化碳和硅的過程。

②二氧化硅的物理性質(zhì)，如透明、硬度大等，以及其在玻璃制造、光纖通信等領(lǐng)域的應(yīng)用。

③二氧化硅與硅酸鹽的轉(zhuǎn)化過程，如二氧化硅與堿金屬氧化物反應(yīng)生成硅酸鹽玻璃的原理。

3.硅酸鹽材料的制備原理與應(yīng)用

①玻璃的制備原理，如石英砂、純堿和長(zhǎng)石高溫熔融生成玻璃的反應(yīng)過程。

②水泥的制備原理，如石灰石和粘土燒結(jié)生成水泥的化學(xué)反應(yīng)。

③陶瓷的制備原理，如粘土經(jīng)過成型、干燥、燒結(jié)等工藝制成陶瓷的過程。

4.硅的鹵化物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

①硅烷的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，如低沸點(diǎn)、易揮發(fā)等特點(diǎn)，以及其在化學(xué)研究中的應(yīng)用。

②硅鹵化物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，如硅鹵化物是由硅和鹵素組成的化合物，它們的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)與硅烷相似。

5.硅在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用

①半導(dǎo)體材料，如硅晶體管在電子器件中的放大、開關(guān)等功能。

②太陽能電池，如硅太陽能電池利用硅的特性將太陽光轉(zhuǎn)化為電能的原理和應(yīng)用。

板書設(shè)計(jì)：

①硅的基本性質(zhì)

-硅原子結(jié)構(gòu)

-硅的氧化物

-硅酸鹽材料

②硅的氧化物的性質(zhì)與應(yīng)用

-二氧化硅的制備

-二氧化硅的性質(zhì)

-二氧化硅的應(yīng)用

③硅酸鹽材料的制備原理與應(yīng)用

-玻璃的制備

-水泥的制備

-陶瓷的制備

④硅的鹵化物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

-硅烷的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

-硅鹵化物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

⑤硅在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用

-半導(dǎo)體材料

-太陽能電池課后作業(yè)1.硅原子的電子排布與化學(xué)性質(zhì)的關(guān)系。

2.二氧化硅的制備方法及其在玻璃制造中的應(yīng)用。

3.硅酸鹽材料的制備原理及在建筑、電子等領(lǐng)域的應(yīng)用。

4.硅烷的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，及其在化學(xué)研究中的應(yīng)用。

5.硅太陽能電池的工作原理及其在可再生能源領(lǐng)域的地位。

例題及答案：

1.硅原子的電子排布為2,8,4，最外層4個(gè)電子使其具有一定的化學(xué)活性。

2.二氧化硅的制備方法：硅石與碳高溫反應(yīng)生成二氧化碳和硅。二氧化硅在玻璃制造中的應(yīng)用：作為主要成分，用于制造透明、硬度大的玻璃。

3.硅酸鹽材料的制備原理：玻璃的制備原理：石英砂、純堿和長(zhǎng)石高溫熔融生成玻璃。水泥的制備原理：石灰石和粘土燒結(jié)生成水泥。陶