二氧化硅和硅酸教學設計樂山師范學院化學學院12化學班 蔣銳 12310110 本節內容選自人教版高中化學必修1第四章第一節無機非金屬材料的主角硅第一課時二氧化硅和硅。安排1學時。一、 教學設計思路分析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的開端，是在第三章“金屬及其化合物”內容的基礎上，繼續進行關于元素化合物知識的學習和研究方法的訓練，本節教學采用主線為“硅單質二氧化硅硅酸硅酸鹽”的學習方法，豐富了元素族概念及元素性質的遞變規律的形成，為元素周期律、元素周期表的學習積累了豐富的感性材料。所以本節課起到了承前啟后的作用。2、學情分析 本節課的教學對象為高一學生，學生已有知識和未知知識分析： 已有知識：（1） 碳及其化合物的有關知識（2） 知道CO2屬于酸性氧化物，并能書寫有關CO2的化學反應方程式 新知識：（1） SiO2及H2SiO3的物理性質及主要用途（2） SiO2的主要化學性質（3） 硅酸的制備原理（4） 硅及其化合物在材料等領域的應用3、學習目標 （1）、知識與技能（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，掌握二氧化硅的化學性質（c）認識硅酸的制備原理，使學生初步掌握化學實驗基本操作、基本技能。 （2）、過程與方法（a）學生學會運用對比的方法來認識物質的共性和個性，擁有對新舊知識進行歸納比較能力。（b）通過硅酸的制備，具有實驗設計的思維方式。 （3）、情感態度與價值觀（a）學生學會學習元素化合物的正確方法：結構決定性質、性質決定用途。（b）學生了解硅和硅酸在日常生活、生產中的應用，感受化學的實用性，增強學習4、教學重、難點重點：二氧化硅和硅酸的主要性質難點：二氧化硅的化學性質2、 教學設計方案1、教學方法突出學生的主體地位，以探究發現為主線，以對比歸納為輔線，最終實現教學目標。教學設計重點：在第三章的金屬元素及其化合物的學習中，學生已掌握了金屬元素的學習方法，例如實驗觀察法等。而本節內容是非金屬及其化合物學習的第一步，起著關鍵性的作用。所以，在本節內容中，主要以建立學生學習非金屬及其化合物的方法，本節主要是采取：學生通過對比二氧化硅、二氧化碳的物理性質、分子空間結構等不同，自主歸納總結出二氧化硅的物理、化學性質；通過故事啟發學生探究玻璃的制備反應，以此導入二氧化硅和硅酸鈉等物質；以圖片、視頻、實驗等輔助材料，使學生自主探究二氧化硅的化學性質。2、 教學策略多媒體輔助展示，探索二氧化硅的化學性質與二氧化碳對比，總結歸納二氧化硅的物理性質歸納總結思考方法聯系實際引出新課3、教學準備學生準備：預習、查閱與二氧化硅相關的信息教師準備：相關教學圖片、視頻。學生實驗用品并分組到桌教具準備：數字多媒體、激光筆、視頻圖文材料4、教學過程教學環節教師活動學生活動設計意圖1聯系實際，引出新課【引課】在當代，信息，材料，能源作物三大產業支柱，在無機非金屬材料中，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，沒有游離存在的硅，主要以二氧化硅和硅酸鹽的形式構成地殼的巖石、沙子、粘土，占地殼質量90%以上，豐富的該資源，最大限度的利用，對國家發展具有舉足輕重的作用，因此，我們今天站在新的高度來研究硅的化合物二氧化硅和硅酸。【板書】4-1 無機非金屬材料的主角硅第一課時 二氧化硅和硅酸【引課】在上課之前，同學們先來欣賞幾張好看的水晶圖片。【引導】這些好看的水晶、瑪瑙深得人們的喜愛，同學們知道它們的主要成分是什么嗎？【引導】其實二氧化硅不僅可用作裝飾用品，還可以有其他的用處：【提問】同學們，通過了解二氧化硅的這些用途，大家一起來歸納總結下二氧化硅的物理性質，完成下表。【板書】1、二氧化硅的物理性質二氧化硅的用途 二氧化硅的物理性質石英坩堝 熔沸點高軸承 硬度大光導纖維（光纖）不溶于水【提問】：與硅相鄰的碳元素氧化物二氧化碳，其物理性質與二氧化硅差異較大，這是為什么呢？使從分子結構方面分析。【展示】：二氧化碳、二氧化硅的空間構形（圖片和GIF動畫形式）【解答】：二氧化碳以單個分子形式存在，分子間作用力很微弱，而二氧化硅形成的空間網狀結構，原子間作用力很強。那么它的化學性質怎樣呢？【科學探究1】：玻璃的古老傳說首先聽老師給大家講一個故事，傳說有一個賣純堿的鹽商，經過海邊，在海灘上憩息時忽然覺得很餓，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。當飯煮熟了之后，發現海灘上有一層晶瑩剔透的物質。【提示】：海灘上的沙子的主要成分是SiO2,純堿、Na2CO3，說明二者發生反應，生成新鹽和新氧化物，且沒有化合價變化。【提問】請同學們書寫對應的反應化學方程式【板書】：2、二氧化硅的化學性質SiO2 + Na2CO3 = CO2 + Na2SiO3【講解】：利用該反應制備了玻璃，也就是說玻璃的主要成分是Na2SiO3，除此外還有大量的SiO2.【提問】：同學們想下我們常見的玻璃雕刻。玻璃易碎，用它們雕刻容易斷裂。那是用什么雕刻的呢？請看一段視頻，注意所用的藥品。【教師導入視頻并講解】說明氫氟酸能腐蝕玻璃，可用氫氟酸在玻璃上刻字，雕花。【板書】： SiO2+4HF=SiF4+2H2O【提問】作為玻璃的成分SiO2，還有那些化學性質呢？【教師活動】：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】同學們對比這兩瓶試劑，瓶塞有什么不同。從中悟出SiO2的什么性質？【講解】1、強烈對比說明不能混用2、說明NaOH溶液與磨口玻璃塞發生反應（Na2SiO3, SiO2），硫酸銅溶液與橡皮塞發生反應【教師活動】對比二氧化碳與NaOH溶液反應，同時書寫反應方程式【板書】SiO2+2NaOH= Na2SiO3+H2O【教師活動】有同學說為啥瓶身中的二氧化硅不與氫氧化鈉發生反應：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，瓶身中的二氧化硅與其也會反應，但是速率很慢，所以短時間保存堿液可以用玻璃瓶，但是長時間最好還是塑料瓶保存。【總結】作為酸性氧化物有三個通性1. 與堿反應只生成鹽和水 2. 與堿性氧化物反應只生成鹽3.與水反應生成酸【提問】如何用SiO2,NaOH溶液.鹽酸.水制備H2SiO3。SiO2+H2O? H2SiO3？請同學小組探究：根據該組同學設計的方案，請用面前的藥品制備H2SiO3 (注意實驗安全，控制藥品的量)【板書】：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+2HCl Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3 (強酸換弱酸)【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，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。（通過預習）學生回答：二氧化硅學生：通過二氧化硅產物的形態，總結歸納二氧化硅的物理性質，完成表格。學生通過預習，可畫出二氧化硅、二氧化碳的分子結構圖。討論，并分析為什么。學生通過故事，自主思考，寫出反應方程式。學生仔細觀察視頻學生了解到氟化氫的作用，進而了解其化學性質。學生仔細觀察圖片。思考為何塞子材料為何不同。學生對比思考，寫出方程式。學生根據自己的想法，進行實驗探究，并觀察實驗現象。激趣了解二氧化硅在自然界中的存在形式學生養成歸納總結能力學生由對故事的興趣，思考其反應過程及反應方程式。達到了自主學習的目的。學生自主歸納總結學習。增強自我學習能力。學生實驗能力增強。歸納思路總結方法【歸納總結】同學們，我們本節課學習了二氧化硅及硅酸的相關性質。相信大家也了解到了非金屬元素的學習方法，那么大家可自行總結下無機非金屬元素的學習方法。【課后思考】：1、已知硅酸的酸性弱于碳酸，你如何用實驗來證明呢？2、 如何由SiO2制備H2SiO3(用化學方程式表示)。討論，記錄，匯報 。 培養合作精神，學習總結方法。 【板書設計】：4-1 無機非金屬材料的主角硅 第一課時 二氧化硅和硅酸1、二氧化硅的物理性質二氧化硅的用途 二氧化硅的物理性質石英坩堝 熔沸點高軸承 硬度大 光導纖維（光纖）不溶于水2、二氧化硅的化學性質能與碳酸鈉反應： SiO2 + Na2CO3 = CO2 + Na2SiO3能與氫氟酸反應： SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O能與氫氧化鈉反應：SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O3、硅酸的制備： SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O三、教學反思由于高一學生接觸元素化合物的學習時間較短，又沒有原子結構和元素周期律的理論為依據，因此還沒有形成完整的元素化合物學習的化學思想，不太會運用對比的思想學習硅及其化合物的性質和制備等。因此，在前期的教學中力圖每節課逐步滲透這些思想作為鋪墊，本節課通過分析二氧化碳和二氧化硅，引導學生采用對比的學習方法，分析推導二氧化硅及硅酸的性質，幫助學生溫