苏教版高中化学必修一教案-3.3　含硅矿物与信息材料(1)

《二氧化硅与信息材料》教学设计 【教学设计思路】 本节教学设计颠覆教材编排顺序，以大众喜欢的汽车“苹果花”是如何不停地摇 摆为切入点，利用信息提示引发学生思考是硅太阳能的功劳，采用动漫视频片段 “螺丝钉之太阳能电池”和关于硅谷的介绍了解硅的应用和价值，并结合时事新 闻“华为手机的霸气反击”，了解中国在硅行业的前沿地位，紧接着引出硅的学习； 在学习硅的化学性质中自然过渡到二氧化硅的学习，利用知识迁移——从二氧化 碳到二氧化硅，重点探究二氧化硅的化学性质和应用。“信息高速公路”和“世界 最小汉字——中国”的介绍，激发学生热爱祖国，热爱科学，渗透社会主义核心 价值观。结合校本课程——福建东山县梧龙矿区和山只矿区的硅砂含量的发现， 教学中以体现学生发展为根本，在教师启发引导下，让学生自主探究，自我分析 评价，体现化学学科核心素养。 【教学目标】 (1) 了解硅性质及硅单质的制备；掌握二氧化硅的化学性质及应用。 (2) 了解二氧化硅和单晶硅的用途，以及与人类文明发展的密切关系。 (3) 结合校本课程，引发学生对身边渗透的化学知识的探索。 (4) 培养学生推理预测、自主探究、分析总结的能力及自我评价能力。 【评价目标】 (1) 了解我国材料科学发展的成就，社会及科学技术的发展对新型材料的要求， 激发学习化学的热情，提高社会责任感。 (2) 通过“信息高速公路”和“世界最小汉字——中国”的介绍，激发学生热爱 祖国，奉献科学事业的决心，体现社会主义核心价值观和学科核心素养。 【教学重点与难点】 重点：二氧化硅的化学性质和应用；单质硅的制备。 难点：二氧化硅与氢氧化钠的反应、。 【教学方法与手段】 教学方法：结合教材内容要求及高一学生的特点，采用情景激趣、知识迁移、启发引导、对 比归纳、交流讨论等方法。 教学手段：资料图片展示、动画媒体放映。 【学习方法指导】 1、本节内容考试要求不高，教学中更多地以科普性介绍为主，让学生更多地 自主学习和探究，让学生体验知识的获得感，提升学习的幸福感。 2、运用对比法加深知识的理解和掌握：学习二氧化硅的物理性质时联想沙子； 学习二氧化硅的化学性质时利用二氧化碳进行知识迁移和对比。 【教学程序】 教师活动 学生活动 教学意图 [新课导入] 同学们，你们见过这种可爱 的“苹果花”？到底是谁为它提供源源不 断的动力呢？原来这是硅太阳能电池的 功劳，而硅太阳能电池的应用领域有多 广呢？其实早已延伸到宇宙空间站了， 请同学们观看动画片——螺丝钉之太阳 能电池。 [引导]太阳能电池的主角是硅，其还有哪 些用途呢？介绍硅谷和各种集成电路。 [时事跟进]大家都知道，目前世界竞争比 较大的手机品牌是苹果和华为，而美国 政府担心中国科技的快速崛起，近期， 他们利用国家力量制裁中国的华为，而 华为公司有底气不惧怕，他们亮出了“麒 麟 980”芯片对抗苹果的“A12”。 [推进]硅到底是何方神圣，竟有如此强大 的功能？引出硅的应用的学习——硅是 一种良好的半导体材料。 [板书]一、硅——良好的半导体材料 1、用途 制光伏电池； 制芯片，集成电路，晶体管及整流器等。 [图片观看及信息处理] [视频观看] [认真听讲，积极互动] 学生对近期的华为事件 甚是了解。 联系生活，体现化 学来源于生活，并引出 硅。 让学生重温童年记忆， 并激发学习兴趣。 让学生了解时事，感受 拥护国家利益的责任 感。 2、存在 [过渡]其实人类最早使用的半导体材料 是锗，但目前广泛使用硅（95％以上） 你知道为什么吗？ 半导体行业有句话“从沙滩到用户”，说 明制备硅的主要材料是沙子，而沙子的 成分是二氧化硅。 [指导阅读]请同学们阅读 P81 并归纳硅的 工业制备方法。 [板书]3、制备方法 该反应应注意产物是 CO，请判断该反应 是否为氧化还原反应，若是，请标出电 子转移的方向和数目。 而得到的粗硅需进一步提纯： 最终得到的是高纯度的硅，硅含量达到 99.9％，满足高新科技产业对硅的质量 要求。 [过渡]硅为什么是良好的半导体材料呢， 这和它的性质有什么关系？ [学生板书] [学生讨论] 硅在地壳中含量排第二， 且以二氧化硅和硅酸盐 的化合态形式存在。 [学生阅读书本并完成化 学方程式的书写] 通过图表数据学会分 析总结。 知识回顾，学以致用， 复习氧化还原反应的 双线桥表示方法及氧 [板书]4、性质 [指导阅读]P82，归纳硅的物理性质 物理性质： 化学性质： 常温下，硅性质比较稳定，与氧气、氯气、 硝酸、硫酸等难以反应； 加热时， [过渡]硅与氧气的情有独钟，生成了二氧 化硅，也是非常重要的信息材料，接下 来我们来学习二氧化硅。 [信息拓展]介绍 1983 年的闽南地质大队 查清的东山的梧龙矿区和山只矿区的硅 砂储量。 [图片展示]各式各样的二氧化硅的存在 形式：沙子——水晶饰品——硅藻土的 主要成分都是二氧化硅。介绍最和生活 贴近的硅藻泥——以硅藻土为主要材 料，在内墙装修中的地位及优点。 [学生阅读书本并分析加 工信息] 化剂和还原剂的判断。 现在考试更多的是以 信息提示的陌生情景， 阅读能力的培养，可以 锻炼学生的审题能力， 帮助他们更好地应考。 [过渡]既然二氧化硅的存在这么广泛，而 大家最熟悉的就是沙子，你们能从沙子 中归纳出 SiO2 的物理性质吗？ [板书]二、二氧化硅 1、存在形式：沙子，水晶，玛瑙等 2、物理性质：熔沸点很高，硬度大，难 溶于水的固体。（教师引导学生联想沙子 来归纳 SiO2 的物理性质） [提问]接下来我们重点来探究其化学性 质：SiO2 在物质分类中属于哪一类呢？ 3、化学性质 [推进]在非金属氧化物中我们学过了 CO2，同学们对它的性质非常熟悉，它 是一种酸性氧化物，请同学们回顾它的 化学性质： CO2 SiO2 与水反应 与碱反应 与 碱 性 氧 化物反应 与酸反应 [教师]同样借助沙子，即可推出 SiO2 不与 水反应。 [提问]观察这三个试剂瓶，有什么不同 点？玻璃的主要成分是，说明什么？ 学生通过阅读信息，感受 中国地大物博。 学生互动，探讨家居装修 中的一些环保问题。 校本课程开发，当地教 学资源的充分利用，让 学生感受化学源于身 边，更爱惜生活。 让学生感受自己参与 家庭生活，了解装修中 存在的一些环保处理 方式。 联想教学，能更形象化 地让学生理解和记忆。 请同学们模仿 CO2 与 NaOH 的反应方程 式，写出 SiO2 与 NaOH 的反应方程式， 并改写成离子方程式： [点评学生活动，及时给予反馈和表扬] 与碱性氧化物的反应可以回顾高炉炼铁 中的造渣原理： [教师]由此可推出 SiO2 也是酸性氧化物， 因能与碱反应生成盐和水。那么我们在 学到酸性氧化物的通性时，知道其不能 与酸反应，如 CO2 就不能与酸反应，但 是，SiO2 可以吗？我们来观看一个实验 视频。 SiO2+4HF= SiF4↑+2H2O 生产中应用该反应原理来雕刻玻璃，如艺 术玻璃，滴定管等精密仪器。 [强调] 不过 SiO2 只能与氢氟酸反应，不 [学生回答] 非金属氧化物 学生完成 CO2 的性质回 顾，并书写化学方程式。 [学生回答] 盛放 NaOH 的试剂瓶用 的是橡皮塞。说明 SiO2 能与 NaOH 发生反应。 此处借助元素周期表 进一步分析为什么选 择 CO2 作为类比来学 习：通过观察硅与碳在 周期表的位置关系，以 信息提示的方式告知 学生二者的性质关系。 采用表格对比及知识 迁 移 的 方 法 展 开 对 SiO2 的探究，获取它们 性质的异同点，便于学 生理解记忆。 此处 复习 Na2SiO3 的 性质及离子方程式的 书写，温故而知新。 SiO2 ＋ CaO CaSiO3 高温 与其他酸反应。 [指导阅读]阅读 P81，我们来了解一下 SiO2 的应用： 4、应用：光学镜片、石英坩埚、光导纤 维 [科普拓展] “信息高速公路”的介绍： 信息高速公路的路面是用光导纤维铺成 的，光的速度、零的距离、海的容量， 瞬间传遍世界，这样，我们便可以足不 出户就能了解和参与瞬息万变的世界。 而这一切，正是华裔物理学家——高锟 的贡献密不可分，他被誉为“世界光纤 之父”，在 2009 年获得诺贝尔物理学奖。 [总结]到此，我们学习了硅与二氧化硅的 相关知识，现通过几个小游戏来巩固： 设置两个双人比赛游戏，一个单人游戏。 [角色扮演]由学生扮演实验室管理员，如 何安全合理地存放这些药品： [课堂升华]同学们对本节知识的掌握情 况还是不错的。今天，我想对同学们说“我 爱我的中国”，我爱的中国里，不仅有像 屠呦呦这样的科学家，为对抗人类疟疾发 现了青蒿素，拯救了无数的人们，并在 [一学生上黑板书写化学 方程式] SiO2 ＋2NaOH＝ Na2SiO3+ H2O 离子方程式： SiO2＋2OH—＝SiO32—+ H2O [学生观看实验视频] 了解更多的生活生产知 识，学以致用。 完成表格填写 因该实验危险系数高， 采用视频形式，做到安 全教学，更能直观地让 学生观察现象，并归纳 性质。 直接表格对比，异同点 直观呈现，学生更容易 掌握。 PPT 汇总的三点重要 的化学性质，便于学生 记录和理解。 2015 年获得诺贝尔生理学家或医学奖。 也有像高锟这样的物理学家，他被誉为 “世界光纤之父”，为“信息高速公路” 做出伟大的贡献，这些都是值得我们骄傲 的，而更振奋人心的是中国中科院物理实 验室的学者们早在 1993 年通过扫描隧道 显微镜操纵硅原子写出了世界最小的汉 字“中国”，笔画宽度仅有 2nm（1nm 为 一根头发直径的六万分之一）。 [课堂小结]人类历史的发展就是一部人 类文明发展史， 希望同学们更加努力学习，为今后贡献祖 国伟大事业而添砖加瓦。谢谢！！！ [作业布置]请同学们上网查阅关于硅芯 片的发展史以及光导纤维的应用前景。 学生板书，重点记录 津津有味地听取老师对 高锟 “信息高速公路” 和世界最小汉字“中国” 的介绍，感受中国人的聪 明才智和中国科技的快 速崛起。 [学生比赛] 一组两个学生，比赛速 答，得分高者为胜 学生上台完成对应填空 并阐述解题思路 科普知识的介绍，让学 生更多地了解前沿科 学知识，中国名人的介 绍，激发学生热爱祖 国，热爱科学，渗透社 会主义核心价值观。 通过游戏环节的设置， 不仅激发学生的互动 参与，把课堂推向高 潮，且让学生更深刻地 记忆。 体现学生主体地位，把 课堂还给学生，让学生 角色扮演，自主完成， 并锻炼了学生上台的 语言表达能力。 课堂随练的及时点评， 更好地巩固学生对本 节课知识的理解和掌 握。 学生与老师发起共鸣，深 刻感受中国人的聪明才 智和中国科技的快速崛 起，表示要更加发奋图 强。 感受人类发展和科技进 步的必然联系。 此处为本课堂的升华， 共鸣学生的爱国情怀， 体现化学学科核心素 养，渗透社会主义核心 价值观。 【板书设计】 二氧化硅与信息材料 一、硅——良好的半导体材料 1、用途 2、存在 3、制备方法： 4、性质 (1) 物理性质：灰黑色具有金属光泽的非金属固体，熔沸点高，硬度达，导电 性介于导体和半导体之间。 (2) 化学性质： 常温下，硅性质比较稳定，与氧气、氯气、硝酸、硫酸等难以反应； 加热时， 二、二氧化硅 1、存在形式：沙子，水晶，玛瑙等 2、物理性质：熔沸点很高，硬度大，难溶于水的固体。 3、化学性质 4、应用：光学镜片、石英坩埚、光导纤维