硅教学设计.docx

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硅教学设计

　　硅教学设计1一、教学设计为什么要选取硅作为非金属的开篇呢？

从硅及其化合物在国民经济中的地位来看，从学科发展的角度来看，硅及其化合物在材料科学和信息技术等领域有广泛的用途，在半导体、计算机、建筑、通信及宇宙航行、卫星等方面大显身手，而且它们的应用前景十分广阔；硅酸盐工业在经济建设和日常生活中有着非常重要的地位。

无机非金属材料中硅元素唱主角，而含硅元素的材料制品大都是以二氧化硅为原料。

所以，首先介绍硅及其化合物，突出了它在社会发展历程中、在科学现代化中的重要性和应用价值。

　　从物质存在和组成多样性的角度来看，硅是无机非金属的主角，是地壳的基本骨干元素。

自然界中的岩石、土壤、沙子主要以二氧化硅或硅酸盐的形式存在，地壳的95%是硅酸盐矿。

所以，介绍硅及其化合物，体现了硅元素存在的普遍性和广泛性。

　　从认知规律来看，硅元素的主要化合价只有+4价，硅单质比较稳定，硅的化合物知识也比较简单。

因此，学生的学习负担比较轻，有利于学习积极性的保护和培养。

　　本节内容编排有以下特点：

从硅及其化合物的知识体系来看，它由二氧化硅和硅酸、硅酸盐以及硅单质等三部分内容组成。

在内容编排上打破常规，首先从硅的亲氧性引出硅主要存在的两种形式──二氧化硅和硅酸盐，接着介绍二氧化硅的性质，再介绍硅酸、硅酸盐的一些性质，最后介绍硅单质。

　　先学习比较熟悉的硅的化合物，再学习单质硅的顺序符合认知规律，有利于学生接受。

　　从知识内容的安排上来看，重点、非重点把握准确。

主干内容保持一定量，并重彩描绘。

例如，二氧化硅的知识突出酸性氧化物的性质，在“科学视野”中介绍硅氧四面体结构，了解二氧化硅的一些物理性质，然后以图配文的方式介绍了二氧化硅的用途，最后让学生通过日常生活中的一些事实，以“思考与交流”的方式得出二氧化硅的化学性质。

在学习二氧化硅的化学性质时，既介绍了酸性氧化物的共性，又介绍了SiO2的’特性，扩展了学生对非金属酸性氧化物的认识。

硅酸盐重点介绍硅酸钠溶液的性质和用途。

对非重点知识和拓展性内容，采用多种形式来呈现。

例如，简要介绍了硅酸的制取原理和硅胶的用途，应用广泛的硅酸盐产品以图片的形式呈现，一些新型陶瓷以“科学视野”的方式介绍，硅酸盐的组成以“资料卡片”的形式介绍，等等。

　　总之，硅及其化合物知识的介绍，既体现了元素存在的广泛性又体现了应用的前瞻性，既有亲近感又可以使学生开阔眼界，同时也能使学生增强对学习化学的重要性的认识。

　　本节教学重点：

二氧化硅的性质。

　　本节教学难点：

硅酸盐的丰富性和多样性。

　　教学建议如下：

1、采用对比的方法，联系碳、二氧化碳等学生已有的知识和生活经验来介绍硅、二氧化硅等新知识。

联系和对比是一种有效的学习方法，通过对比可加深对知识的理解，有利于学生对知识的记忆和掌握。

因此，应指导学生学会运用对比的方法来认识物质的共性和个性、区别和联系。

碳和硅是同一主族相邻的两种元素，它们的性质既有相似之处，又有不同之处。

在教学时要突出硅的亲氧性强于碳的亲氧性，从而引导学生理解硅的两种存在形式──二氧化硅和硅酸盐。

对于SiO2化学性质的教学，可启发学生根据SiO2和CO2都是酸性氧化物这一特点，把它们的性质一一列出。

然后引导学生从硅的亲氧性大，得出常温下SiO2的化学性质稳定；在加热的条件下，SiO2才能与碱性氧化物起反应，等等。

　　在介绍硅酸时，可以补充这样一个实验：

将CO2通入Na2SiO3溶液中，引导学生观察白色胶状沉淀的生成，从而加深对H2SiO3的酸性弱于碳酸的认识。

　　对于硅单质，主要让学生了解硅是重要的半导体材料，在电子工业上有广泛的用途。

　　SiO2的结构知识属于拓展性内容，在教学中不作要求。

　　2、要多运用日常生活中的事例进行教学。

非金属元素首先介绍硅元素，硅的化合物普遍存在是原因之一。

因此，教学时要多注意联系生产和生活实际，充分利用实物、模型及教科书中的彩图和插图，通过放映教学录像，学生自己搜集有关的实物或照片，在课堂上展示交流等方法，增强教学的直观性，激发学生的学习兴趣，培养学生热爱科学的情感。

例如，可用生活事例来说明SiO2质硬、不溶于水的性质，引导学生通过观察教科书中的图片、观察陶瓷和玻璃制品等实物来了解硅酸盐的广泛用途等。

　　3、通过自学讨论的方法进行硅酸盐的教学。

学生的学习是一个自主构建的过程。

他们带着自己原有的知识背景、活动经验和理解走进学习活动，并通过自己的主动活动，包括独立思考、与他人交流和反思等，去构建对化学知识的理解。

例如，讲硅酸盐时可指出，最常见的可溶性硅酸盐是Na2SiO3，它的水溶液称为水玻璃。

然后展示样品，观察水玻璃的黏稠性。

同时拿出一块反复充分浸过水玻璃并已干燥的布条，把它放在火焰上，结果布条不能燃烧，从而认识用水玻璃浸泡织物可以防火。

最后，对于硅酸盐的丰富性和多样性，建议学生以阅读、交流的方式来完成。

　　二、活动建议

　　控制溶液混合物的酸碱性是制取硅酸凝胶的关键。

盐酸的浓度以6mol/L为宜。

　　在饱和Na2SiO3溶液中，滴加酚酞溶液呈红色。

逐滴加入稀盐酸，待溶液红色变浅并接近消失时，有透明的硅酸凝胶产生。

　　若无硅酸钠溶液，可用市售的水玻璃代替。

一定要使小木条或滤纸条反复浸透。

　　水浸过的滤纸或小木条，当水分蒸发后就燃烧。

硅酸钠溶液浸过的滤纸或小木条，当水分蒸发后不易燃烧。

　　三、问题交流

　　物理性质：

熔点高、硬度大。

　　化学稳定性：

化学稳定性好，除氢氟酸外一般不与其他酸反应，可以与强碱如NaOH等反应，属于酸性氧化物。

　　SiO2的这些性质主要和它的结构有关。

SiO2是正四面体的空间网状结构，因此性质很稳定。

　　四、习题参考

　　1、⑧⑩⑤⑥⑦⑨①②③④

　　2、材料物理性质化学性质玻璃硬度高、耐磨损，耐高温，较脆化学性质很稳定陶瓷硬度高、耐磨损，耐高温定化学性质很稳

　　3、晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料，主要应用于信息技术和光电池等方面。

　　4、还原剂化合反应；置换反应；还原剂。

　　5、不要求课后马上完成，建议学生在一定的时间内，由个人或小组合作完成。

最好物色学有余力的同学多花功夫写出质量较高的小论文。

　　硅教学设计2知识与技能：

①了解硅酸盐的主要用途和组成。

　　②了解硅的物理性质和重要用途。

　　③掌握硅酸钠的化学性质。

　　过程与方法：

通过自主探究，培养学生自主学习的能力情感、态度学习陶瓷、玻璃和水泥的有关知识，了解中华民族传统文化，与价值观培养学生的爱国主义情感，激发学生学习化学的兴趣。

　　教学重点：

硅酸盐的性质和重要用途教学难点：

硅的晶体结构教学方法：

阅读法和比较法相结合教学准备：

多媒体课件教学过程：

第一课时中国誉称“瓷国”。

陶瓷是我中华民族一项最伟大的创造，具有悠久而辉煌的历史。

原始陶器大约是1万年前出现在中国。

　　“陶”作为历史上第一种人造材料成为人类摆脱蒙昧的时代标志，秦兵马俑的制造展示了当时制陶规模和高超的动手术与艺术水平。

瓷器在东汉晚期发明，到宁朝形成了举世闻名的”柴”、“汝”、“哥”、“钧”、“定”、“官”几大名窑，其制品工艺之精湛达到“青如天”、“薄如纸”、“声如磬”的水平。

而陶瓷主要含硅元素。

　　秦兵马俑和古陶器的图片。

　　三、硅酸盐

　　1、硅酸盐定义：

硅酸盐是由硅、氧和金属组成的复杂化合物的总称。

　　物理性质：

一般不溶于水。

　　化学性质：

性质稳定，不易和别的物质反应。

　　硅酸盐组成的表示方法：

硅酸盐种类繁多，结构复杂，为了方便记忆和计算，常用氧化物的形式表示硅酸盐的组成。

书写顺序为：

金属氧化物、二氧化硅、水。

　　若有两种金属氧化，则活泼的在前，较不活泼的在后。

用氧化物形式表示下列硅酸盐：

镁橄榄石2MgOSiO2高岭土Al2O32SiO22H2O正长石K2OAl2O36SiO2请用氧化物的形式表示硅酸钠、镁橄榄石、高岭土的组成，一学生写在投影片上。

Na2OSiO22MgOSiO2

　　2、硅酸钠硅酸盐种类很多，大多难溶于水，可溶性硅酸盐，最常见的是Na2SiO3。

它的水溶液俗称水玻璃，又称泡花碱。

　　①物理性质：

水溶液是一种无色粘稠的液体。

　　②化学性质：

　　Na2SiO3+2HCl=H2SiO3+2NaClNa2SiO3+H2O+CO2=H2SiO3+

　　Na2CO3③应用：

可做肥皂填料、木材防火剂及黏胶剂。

实验室里用于制H2SiO3，工业上可制成硅酸凝胶，处理后就得硅胶，硅胶是一种很好的干燥剂和催化剂载体。

　　实验4-2：

Na2SiO3的防火作用从古到今，人类创造性的生产出了几大类硅酸盐产品，它们给人类的生活带来了巨大的变化。

　　3、传统的硅酸盐材料陶瓷①制法：

陶瓷是以黏土为原料，经高温烧结而成。

　　②分类：

陶瓷是陶器和瓷器的统称。

陶瓷的种类很多，根据原料、烧制温度等的不同，主要分为土器、陶器、瓷器和炻器等。

　　陶器：

用一般的粘土制成形体，干燥后在窑内于1000℃以下的温度下烧结而成的。

陶器表面粗糙，有多孔，容易渗水。

为了弥补这一缺陷，常于烧制前在坯体表面涂上一层釉，使成品光滑、不渗水。

　　常用陶器有缸、盆、坛。

　　瓷器：

是用纯净的粘土加入一定量的石英和长石粉末，制成坯、干燥、上釉，在窑内于1200℃~1400℃的高温下烧结而成的，如瓷壶、瓷杯、瓷碗等。

瓷器质地致密，不渗水。

　　炻器：

是介于瓷器和陶器之间的一种陶器制品，如沙锅、水瓮等。

　　③特性：

陶瓷具有抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘好等性质，制作时易加工成型。

　　玻璃①主要原料：

石英、碳酸钠、石灰石②生产原理：

　　SiO2+Na2CO3=Na2SiO3+CO2SiO2+CaCO3=CaSiO3+CO2③特性：

玻璃通常为表面光滑、致密、硬而脆的固体。

　　在高温时逐渐软化甚至变为液体。

高温熔融的液态玻璃能抽成细

　　丝。

有的玻璃为无色，有的玻璃有蓝色、绿色或棕色等。

无色玻璃透光性好，有色玻璃透光性差。

一般玻璃不导电，导热性也很弱。

　　水泥①主要原料：

粘土、石灰石；辅料：

石膏②普通水泥主要成分：

硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙③特性：

水泥有水硬性。

　　水硬性是细粉状水泥遇水后变为坚硬、块状固体的性质。

与水泥的水硬性相对应的变化叫做水泥的硬化。

石膏能延缓水泥的硬化速率。

　　4、新型硅酸盐材料——具有特殊功能的含硅材料碳化硅：

具有金刚石的结构，硬度很大，可以用作砂轮、砂纸的磨料。

　　硅钢：

含4%硅的硅钢，具有高导磁性——变压器铁芯。

　　硅橡胶：

人工合成的硅橡胶，在高温或低温下都能保持良好的弹性——制造火箭、导弹、飞机的零件；绝缘材料。

　　分子筛：

人工制造的分子筛，具有均匀微孔结构，主要用作吸附剂和催化剂。

学生自己阅读科学视野，了解新型陶瓷和土壤胶体。

　　新型陶瓷：

高温结构陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷、超导陶瓷。

　　5、土壤胶体：

胶体颗粒表面积大，带负电，有保肥作用。

硅在地壳中的含量为

　　27.72%，仅次于氧居第二位，所以硅的化合物随处可见。

人类虽然在一万年前制出了陶器，五千年前古埃及人发明了玻璃。

而人类真正认识硅元素是在1823年由瑞典化学家贝采利乌斯用金属钾还原四氟化硅时获得单质硅的。

　　四、硅单质

　　1、硅单质的分类：

硅单质分为无定形硅和晶体硅两类。

　　2、晶体硅的性质结构：

类似金刚石物理性质：

灰黑色固体，有金属光泽；熔点高、硬度大、有脆性，导电性介于导体和绝缘体之间，是重要的半导体材料，是信息技术的关键材料。

化学性质：

常温下化学性质、不活泼①硅和氧气反应：

Ｓi＋Ｏ2ＳiＯ2②硅和强碱反应：

Ｓi＋2ＮaＯＨ＋Ｈ2Ｏ＝Ｎa2ＳiＯ3＋２Ｈ2

　　3、制法：

用适量碳还原二氧化硅得到粗硅。

将粗硅与氯气在高温下反应，得液态不纯的四氯化硅，经分馏提纯用氢气还原即可得纯硅。

　　2C+SiO2Si+2CO↑Si+2Cl2SiCl4SiCl4+2H2Si↓+4HCl

　　4、用途：

良好的半导体材料——计算机芯片、光电池。

　　〖板书设计〗

　　二、硅酸盐

　　1、硅酸盐概述；

　　2、硅酸钠；

　　3、传统的硅酸盐材料

　　4、新型硅酸盐材料——具有特殊功能的含硅材料

　　三、硅单质

　　1、硅单质的分类：

分为无定形硅和晶体硅两类。

　　2、晶体硅的性质；

　　3、制法：

　　4、用途：

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