《无机非金属材料的主角-硅》教学设计

《无机非金属材料的主角——硅》教学设计霍州市职业中专学校张小燕【本章教材分析】1、地位和功能本章主要讨论硅、氯、硫和氮等典型元素及其重要化合物的性质，安排在第三章“金属及其化合物”之后，是学习常见无机物及其性质知识的继续。这些内容既是学生今后继续学习化学的基础，也是在生活中经常要接触、需要了解和应用的化学常识。本章具有巩固离子反应、氧化还原反应等基本知识的作用。在第三章的基础上，本章进一步介绍元素化合物知识和研究方法，为元素族概念的形成、元素性质的递变规律、元素周期表的形成积累感性材料，是学生学习元素周期律、元素周期表知识的重要基础。本章教材在选材上着眼于这几种元素的单质及其重要化合物的主要性质，在知识安排上尽量使知识和用途相结合，理论和实际相结合，物质的重要性能与可能的负面作用相结合，从而使学生认识常见非金属及其化合物在生活和生产中的应用以及与人类和环境的关系。2、知识结构非金属及其化合物知识受课时所限，不可能像过去那样分章详细介绍，只能相对集中。因此教科书对教学内容进行了精选和整合。为了使学生对非金属及其化合物有一个整体性的了解，本章对代表性元素各有侧重地选择有重要价值的单质及其化合物进行学习、研究。在编排顺序上，将存在和用途十分广泛的元素硅及其化合物、典型的非金属元素氯及其化合物分节编写，将与当代环境关系十分密切的硫和氮的氧化物、用途广泛的两种酸──硫酸和硝酸及氨分别合节编写，这样有分有合，有纵向结构，也有横向对比，突出重点，加强联系和对比。3、内容特点：（1）增强学习的探究性、亲历性和体验性。元素化合物的性质来自观察、实验和经验，本章通过“实验”、“思考与交流”、“学与问”、“实践活动”、“科学探究”以及习题等的设计，使学生活动的内容大大增加了，学生的学习自主性得到了更多的体现，突出了学生认知结构的生长性和形成性。（2）注意化学知识与科学精神、人文精神的渗透与融合。本章所涉及的单质和化合物与社会、生活、健康、环境关系十分密切，教科书在这方面有比较充分的体现。但与已往教科书明显不同的是，不过分强调知识的逻辑顺序，在注意知识内在逻辑的同时，突出了知识与生态环境──社会、生活、健康、环境的联系，并将科学精神和人文精神融合其中。本章在介绍几种典型的非金属元素的单质及其重要化合物的性质与应用时，不回避某些物质对环境、健康可能的负面影响，指出了化学在解决这些问题方面可能的方向和作用，这有助于培养学生的科学态度和价值观。（3）性质与用途紧密联系，深化对元素化合物知识的理解和应用。这是本章教材的一个特点，是深入理解、灵活运用物质性质的好方法、好途径，同时也是体现学习元素化合物知识价值的一个重要方面，使教科书更具有吸引力和时代感，有利于增进学生学习化学的兴趣和情感。第一节无机非金属材料的主角——硅【教材分析】1、地位和作用从课题我们就可以看出本节内容在高中化学教学和社会生活中的地位和作用，本节课是探究非金属及其化合物知识的开始，学习无机物知识的继续。硅及其化合物在信息技术、航天、通讯、光电技术、建筑等领域有广泛的应用，作用巨大，地位关键，前景广阔。通过本节课的学习使学生为学习元素周期律奠定了基础，对生活中常见的硅的化合物有进一步了解，密切了化学和生活、化学和社会的联系。2、学生学情分析学生在生活中对硅及其化合物是有一定的感性认识的，比如说，高山、沙漠、土壤、水泥、水晶、玻璃、陶瓷这些都是同学们在生活中经常见到的。在初中化学，走进化学世界，化学使世界变的更加绚丽多彩中也有一定的介绍，对这些物质进行进一步的了解和认识是学生的需求，也是学生学习的动机，这就为学生的自主学习和探究奠定了基础。3、教学目标（1）了解硅及其化合物的存在和性质。（2）认识硅及其化合物的广泛用途，体会化学的创造性和实用性。（3）通过实验探究，进一步训练学生的操作技能，体会实验对化学学习的重要作用，培养学生的自学能力、归纳能力、比较能力、创新能力。（4）通过对硅及其化合物性质和用途的学习使学生更加热爱化学、热爱自然、热爱生活。4、教学重点和难点（1）教学重点：①二氧化硅的性质、用途；②硅酸盐和硅的用途。（2）教学难点：①二氧化硅的结构、性质；②硅酸盐的多样性及用途。【教学设计】1、教学策略设计（1）教学方法：本节课的教学方法可以利用学生在生活中所熟悉的实例采用录像、图片、多媒体课件、学案等为学生提供丰富的资料，营造学习氛围，调动学生学习的积极性。在此基础上采用自主学习、思考交流合作探究的方法使学生的认知得到发展。（2）教学媒体：多媒体课件、实验、学案、生活实例。（3）课时分配：本节内容的学习可用两课时完成。2、教学模式设计：多媒体展示（高山、沙漠、水晶、陶瓷等）引入课题（它们的主要组成成分：硅的化合物）自主学习（二氧化硅性质的认知）实验探究（硅酸、硅酸盐性质的认知）总结归纳（形成认知网络）应用练习（巩固运用知识）3、教学过程第一课时【图片展示】创设情景激发兴趣同学们现在看到的是巍巍的昆仑山、浩瀚的沙漠、晶莹剔透的水晶、色彩斑斓的玛瑙、神奇的光导纤维、精巧的中国瓷器。【引入课题】提出问题明确目标这些我们从宏观上看，它们各有不同，那么我们从微观上看，你知道它们的共同点吗？经过师生的共同讨论、交流可以知道它们都是由硅的化合物组成，以此引入课题，使学生进入学习探究阶段【自主学习】学生自主学习完成目标，在自主学习过程中，要给学生明确的学习目标及要解决的实际问题，给学生提出具体问题思考交流硅在地壳中的含量及存在形式？为什么碳和硅的原子结构相似，但形成的氧化物的性质却有很大的差别？二氧化硅有哪些物理、化学性质？为什么盛装氢氧化钠溶液的试剂瓶不能用玻璃塞？为什么氢氟酸可以在玻璃上刻字？这些都是同学们在生活中、学习中所见到的问题，提出这些问题为学生进行自主学习提供了方向。硅在自然界中以氧化物和硅酸盐的形式存在，硅的氧化物是二氧化硅，硅在结构上碳很相似，但二者的性质有很大的差别，原因是二者的结构是不同的。现在我们看二氧化硅和干冰二氧化碳结构的比较二氧化硅的结构干冰的结构二氧化硅的结构干冰的结构硅是和氧结合形成正四面体结构，硅的网状结构决定了硅及硅的氧化物具有优良的物理性质、化学性质，使在用途上具有广泛的用途。二氧化硅的用途：工艺品、光学仪器、光纤制品、建筑材料等。（提出问题）用途非常广泛。二氧化硅具有哪些性质呢？（实验探究）二氧化硅性质的探究：我们根据二氧化硅的存在和应用，分析二氧化硅的物理性质和化学稳定性。（1）从生活常识可知：二氧化硅难溶于水，熔点很高。这一点从生活中可以说明如：一些工艺品、玛瑙等这些都是难溶于水、熔点很高的物质。（2）教师做演示实验，SiO2分别和HCl、H2SO4、HNO3、HF的反应。现象、方程式结论二氧化硅HClH2SO4HNO3HF反应的现象说明：SiO2与HCl、H2SO4、HNO3都不反应，HF是唯一能与SiO2反应的酸，这一点也说明了我们在生活中见到在玻璃上刻字就是HF与玻璃反应的结果，也解决了同学们在生活中所遇到的实际问题。（3）从酸性氧化物的通性可知：二氧化硅是酸性氧化物，可以和碱反应、可以和碱性氧化物反应。高温SiO2+CaOCaSiO3高温SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O这一反应也解决了同学们在实验室中经常见到的盛装NaOH等碱性溶液的试剂瓶是用橡胶塞而不用玻璃塞，这一点也解决了同学们长期以来不解的问题。在二氧化硅的性质学习中可以采用比较学习方法进行，同学们在初中已经学会了二氧化碳的性质、制法，对二氧化碳的性质是熟悉的，在学习二氧化硅的性质时，采用二者对比的方法进行使学生在学习时，便于记忆，便于理解，便于形成知识网络。二氧化硅和二氧化碳性质比较二氧化碳二氧化硅存在化学式物理性质化学性质解释第二课时【提出问题】1、硅酸盐组成的表示方法？2、硅酸盐的丰富性和多样性？3、硅晶体的分类、性质和用途？在提出这些目标之后，让学生探究、学习，使学生知道硅酸盐的组成方法是用金属氧化物和二氧化硅的形式去表示，硅酸盐的表示方法：石棉：CaO·3MgO·4SiO2长石：K2O·Al2O3·6SiO2玻璃：Na2O·CaO·6SiO2硅酸盐的多样性是由于铝硅酸盐的形成增加了硅酸盐品种的多样性和结构的复杂性。在此基础上向同学们介绍重要的非金属材料，象陶瓷、水泥、玻璃，尤其是陶瓷，中国的陶瓷驰名中外，在世界上享有很高声誉，以此来激发同学们的爱国热情和民族自豪感，让同学们知道陶瓷、水泥、玻璃用途、制法，以及在国民经济中的重要地位。硅是非常好的半导体材料，在半导体材料中硅占95%以上，硅是信息技术的关键材料，硅芯片的使用使信息技术得到了更大的发展。【自学反馈】在学生自主学习基础上，让学生根据学案交流自主学习情况，在配备适量的练习，以巩固学生对二氧化硅性质的理解和记忆。对硅酸的学习，可以采用实验探究的办法来达到认知的目标。【实验探究】通过实验探究知识目标实验探究一：实验4-1在试管中加入3-5ml饱和硅酸钠溶液，滴入1-2滴酚酞溶液，再用胶头滴管逐滴加入稀盐酸，边加边振荡，至溶液红色变浅并接近消失时停止。静置，仔细观察变化过程及其现象。现象结论化学方程式在这个实验探究中，要注意提醒学生要控制混合溶液的酸碱性，以使实验现象更加明显，让学生观察现象，得出结论，写出有关的化学方程式。这个实验说明硅酸的酸性比盐酸弱，那么如何通过实验的方法证明硅酸的酸性比碳酸弱呢？下面通过实验探究二来证明硅酸的酸性比碳酸弱。实验探究二：向硅酸钠溶液中通入二氧化碳气体。让学生观察到白色胶状沉淀的形成，以加深硅酸的酸性比碳酸弱的认识。学生在初中已经学习过二氧化碳的制法和二氧化碳的性质，让同学们根据初中所学习的知识自己设计实验，自己亲自去操作、去探究，在这个实验中，要注意学生实验操作的规范，让学生观察现象，尤其是二氧化碳通入硅酸钠溶液中很容易形成硅胶的凝胶状态，让学生感觉硅胶沉淀的状态，使学生知道硅胶是常用的干燥剂和催化剂的载体，同时在探究实验的基础上让学生完成实验报告，使学生的探究得到进一步的提高。实验目的实验原理实验仪器药品实验步骤实验现象解释及化学方程式1234实验探究三：探究验证硅酸钠可以用来做防火材料取两个小木条或滤纸条，分别放入蒸馏水和硅酸钠饱和溶液中，取出沥干，分别放在酒精灯外焰处，观察现象。放入蒸馏水放入硅酸钠饱和溶液现象结论该实验要注意，浸入硅酸钠的木条或滤纸要反复的浸透是实验的关键，要注意做好蒸馏水和硅酸钠溶液的对比实验，以进一步说明硅酸钠可以用作防火材料。这几个实验操作都比较简单，现象明显，在探究实验过程中，要让学生多动手、细观察，多提问、勤归纳，使学生在探究过程中发现问题、解决问题，提高学生的探究能力。经过自主学习、实验探究，同学们根据自己的学习情况进行总结回顾。【总结回顾】回顾学生自主学习和实验探究所获得的知识，以帮助学生加深印象和便于形成知识网络。SiF4SiF4CaSiO3H2SiO3NaCaSiO3H2SiO3Na2SiO3SiO2SiSi