《二氧化硅和硅酸》教学设计

1《二氧化硅和硅酸》教学设计乐山师范学院化学学院12化学班蒋锐12310110本节内容选自人教版高中化学必修1第四章第一节《无机非金属材料的主角——硅》第一课时《二氧化硅和硅》。安排1学时。一、教学设计思路分析1、教材分析教材地位和作用：硅及其化合物作为非金属元素知识的开端，是在第三章“金属及其化合物”内容的基础上，继续进行关于元素化合物知识的学习和研究方法的训练，本节教学采用主线为“硅单质──二氧化硅──硅酸──硅酸盐”的学习方法，，丰富了元素族概念及元素性质的递变规律的形成，为元素周期律、元素周期表的学习积累了丰富的感性材料。所以本节课起到了承前启后的作用。2、学情分析本节课的教学对象为高一学生，学生已有知识和未知知识分析：已有知识：（1）碳及其化合物的有关知识（2）知道CO2属于酸性氧化物，并能书写有关CO2的化学反应方程式新知识：（1）SiO2及H2SiO3的物理性质及主要用途（2）SiO2的主要化学性质（3）硅酸的制备原理（4）硅及其化合物在材料等领域的应用3、学习目标（1）、知识与技能（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质，掌握二氧化硅的化学性质（c）认识硅酸的制备原理，使学生初步掌握化学实验基本操作、基本技能。（2）、过程与方法（a）学生学会运用对比的方法来认识物质的共性和个性，拥有对新旧知识进行归纳比较能力。（b）通过硅酸的制备，具有实验设计的思维方式。（3）、情感态度与价值观（a）学生学会学习元素化合物的正确方法：结构决定性质、性质决定用途。（b）学生了解硅和硅酸在日常生活、生产中的应用，感受化学的实用性，增强学习4、教学重、难点重点：二氧化硅和硅酸的主要性质难点：二氧化硅的化学性质二、教学设计方案1、教学方法突出学生的主体地位，以探究发现为主线，以对比归纳为辅线，最终实现教学目标。教学设计重点：在第三章的金属元素及其化合物的学习中，学生已掌握了金属元素的学习方法，例如实验观察法等。而本节内容是非金属及其化合物学习的第一步，起着关键性的作用。所以，在本节内容中，主要以建立学生学习非金属及其化合物的方法，本节主要是采取：学生通过对比二氧化硅、二氧化碳的物理性质、分子空间结构等不同，自主归纳总结出二氧化硅的物理、化学性质；通过故事启发学生探究玻璃的制备反应，以此导入二氧化硅和硅酸钠等物质；以图片、视频、实验等辅助材料，使学生自主探究二氧化硅的化学性质。2、教学策略23、教学准备学生准备：预习、查阅与二氧化硅相关的信息教师准备：相关教学图片、视频。学生实验用品并分组到桌教具准备：数字多媒体、激光笔、视频图文材料4、教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图1联系实际，引出新课【引课】在当代，信息，材料，能源作物三大产业支柱，在无机非金属材料中，硅及其化合物一直扮演着重要的角色，而硅是一种亲氧元素，在氧化气氛包围的地球上，没有游离存在的硅，主要以二氧化硅和硅酸盐的形式构成地壳的岩石、沙子、粘土，占地壳质量90%以上，丰富的该资源，最大限度的利用，对国家发展具有举足轻重的作用，因此，我们今天站在新的高度来研究硅的化合物二氧化硅和硅酸。【板书】4-1无机非金属材料的主角——硅第一课时二氧化硅和硅酸【引课】在上课之前，同学们先来欣赏几张好看的水晶图片。【引导】这些好看的水晶、玛瑙深得人们的喜爱，同学们知道它们的主要成分是什么吗？【引导】其实二氧化硅不仅可用作装饰用品，还可以有其他的用处：（通过预习）学生回答：二氧化硅激趣了解二氧化硅在自然界中的存在形式联系实际引出新课与二氧化碳对比，总结归纳二氧化硅的物理性质多媒体辅助展示，探索二氧化硅的化学性质归纳总结思考方法3【提问】同学们，通过了解二氧化硅的这些用途，大家一起来归纳总结下二氧化硅的物理性质，完成下表。【板书】1、二氧化硅的物理性质【提问】：与硅相邻的碳元素氧化物二氧化碳，其物理性质与二氧化硅差异较大，这是为什么呢？使从分子结构方面分析。【展示】：二氧化碳、二氧化硅的空间构形（图片和GIF动画形式）【解答】：二氧化碳以单个分子形式存在，分子间作用力很微弱，而二氧化硅形成的空间网状结构，原子间作用力很强。那么它的化学性质怎样呢？【科学探究1】：玻璃的古老传说首先听老师给大家讲一个故事，传说有一个卖纯碱的盐商，经过海边，在海滩上憩息时忽然觉得很饿，于是到处寻找石头搭灶做饭，但始终未找到一块石头，于是他用块小的碳酸钠搭灶做饭。当饭煮熟了之后，发现海滩上有一层晶莹剔透的物质。【提示】：海滩上的沙子的主要成分是SiO2,纯碱、Na2CO3，说明二者发生反应，生成新盐和新氧化物，且没有化合价变化。【提问】请同学们书写对应的反应化学方程式【板书】：2、二氧化硅的化学性质SiO2+Na2CO3==CO2+Na2SiO3【讲解】：利用该反应制备了玻璃，也就是说玻璃的主要成分是Na2SiO3，除此外还有大量的SiO2.【提问】：同学们想下我们常见的玻璃雕刻。玻璃易碎，用它们雕刻容易断裂。那是用什么雕刻的呢？请看一段视频，注意所用的药品。二氧化硅的用途二氧化硅的物理性质石英坩埚熔沸点高轴承硬度大光导纤维（光纤）不溶于水学生：通过二氧化硅产物的形态，总结归纳二氧化硅的物理性质，完成表格。学生通过预习，可画出二氧化硅、二氧化碳的分子结构图。讨论，并分析为什么。学生通过故事，自主思考，写出反应方程式。学生仔细观察视频学生了解到氟化氢的作用，进而了解其化学性质。学生养成归纳总结能力学生由对故事的兴趣，思考其反应过程及反应方程式。达到了自主学习的目的。4【教师导入视频并讲解】说明氢氟酸能腐蚀玻璃，可用氢氟酸在玻璃上刻字，雕花。【板书】：SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O【提问】作为玻璃的成分SiO2，还有那些化学性质呢？【教师活动】：展示图片1、装硫酸铜溶液的试剂瓶（盐溶液——玻璃塞）；2、装氢氧化钠溶液的试剂瓶（碱溶液——橡胶塞）；【提问】同学们对比这两瓶试剂，瓶塞有什么不同。从中悟出SiO2的什么性质？【讲解】1、强烈对比说明不能混用2、说明NaOH溶液与磨口玻璃塞发生反应（Na2SiO3,SiO2），硫酸铜溶液与橡皮塞发生反应【教师活动】对比二氧化碳与NaOH溶液反应，同时书写反应方程式【板书】SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O【教师活动】有同学说为啥瓶身中的二氧化硅不与氢氧化钠发生反应：磨口处二氧化硅含量高，表面粗糙接触面积大，所以更容易反应，瓶身中的二氧化硅与其也会反应，但是速率很慢，所以短时间保存碱液可以用玻璃瓶，但是长时间最好还是塑料瓶保存。【总结】作为酸性氧化物有三个通性1.与碱反应只生成盐和水2.与碱性氧化物反应只生成盐3.与水反应生成酸【提问】如何用SiO2,NaOH溶液.盐酸.水制备H2SiO3。SiO2+H2O→?H2SiO3？请同学小组探究：根据该组同学设计的方案，请用面前的药品制备H2SiO3(注意实验安全，控制药品的量)【板书】：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+2HClNa2SiO3+2HCl==2NaCl+H2SiO3↓(强酸换弱酸)【解答】得到白色胶状的固体H2SiO3凝胶，若浓度小可以得到胶体。H2SiO3凝胶干燥后,能形成疏松多孔，具有吸水性的硅胶。常用作干燥剂。很多食品包装袋的干燥剂用的是硅胶。学生仔细观察图片。思考为何塞子材料为何不同。学生对比思考，写出方程式。学生根据自己的想法，进行实验探究，并观察实验现象。学生自主归纳总结学习。增强自我学习能力。学生实验能力增强。归纳思路总结【归纳总结】同学们，我们本节课学习了二氧化硅及硅酸的相关性质。相信大家也了解到了非金属元素的学习方法，那么大家可自行总结下无机非金属元素的学习方法。【课后思考】：1、已知硅酸的酸性弱于碳酸，你如何用实验来证明呢？2、如何由SiO2制备H2SiO3(用化学方程式表示)。讨论，记录，汇报。培养合作精神，学习总结方法。5方法【板书设计】：4-1无机非金属材料的主角——硅第一课时二氧化硅和硅酸1、二氧化硅的物理性质二氧化硅的用途二氧化硅的物理性质石英坩埚熔沸点高轴承硬度大光导纤维（光纤）不溶于水2、二氧化硅的化学性质①能与碳酸钠反应：SiO2+Na2CO3==CO2+Na2SiO3②能与氢氟酸反应：SiO2+4HF==SiF4+2H2O③能与氢氧化钠反应：SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O3、硅酸的制备：SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O三、教学反思由于高一学生接触元素化合物的学习时间较短，又没有原子结构和元素周期律的理论为依据，因此还没有形成完整的元素化合物学习的化学思想，不太会运用对比的思想学习硅及其化合物的性质和制备等。因此，在前期的教学中力图每节课逐步渗透这些思想作为铺垫，本节课通过分析二氧化碳和二氧化硅，引导学生采用对比的学习方法，分析推导二氧化硅及硅酸的性质，帮助学生温故而知新，使学生在元素化合物的学习过程中形成一条完整、清晰的主线，从而建构元素化合物的知识体系。本节课也为不同层次的学生设计了不同的教学目标，基础较弱的学生把重点放在课前的预习和课堂上的性质对比教学中，而学有余力的优秀学生可以在课后对课堂上没有深入研究的一些问题进行挖掘和拓展，如将硅及其化合物的结构理论知识、在材料领域中的应用等作为拓展性内容，通过查阅资料、讨论等方法进行更深入的学习。