苏教版高中化学必修一教案-3.3　含硅矿物与信息材料 (1)

第 2 课时 二氧化硅和信息材料（教学设计） ◆【教学目标】 1．了解硅元素的存在形式以及晶体硅的制备、用途 2. 通过了解历史、实物分析和实验研究，掌握 SiO2的性质，了解并制备硅酸； 3.通过光导光纤、芯片等硅材料的发展历史，体会硅材料的崛起和广泛用途。 ◆【教学重点】SiO2 的物理性质和化学性质 ◆【教学难点】SiO2 的化学性质 ◆【教学方法】信息引导，小组合作，交流讨论，实验探究，归纳总结 ◆【教学媒体】实物展示、实验操作、多媒体课件、视频展示。 ◆【教学流程】 Part 1 硅的世界——Si的用途及性质 教学 环节 教师活动 学生活动 设计意图 情境 引入 【展示苹果花】很多人喜欢将它放在车里，随 着汽车行驶，它的两片叶子和中间的花朵随意 摆动，非常可爱。 【问题 1】你知道是谁给它提供了源源不断的 动力？ 观看苹果花说明书，教师介绍硅太阳能电池 【问题 2】怎样证明太阳能是动力之源呢？ 【教师演示】用手机的手电筒照射苹果花的 IC 接口，叶子摆动起来 教师介绍硅太阳能电池的前景 【问题 3】单质硅还有什么用途呢？ 教师介绍硅谷，展示计算机发展的图片 猜想：可能是电池 学生寻找电池无果 了解硅太阳能电池 思考 观察，体会单质硅的重 要用途 聆听 感受身边平凡物质 中与高科技产品的关 系，激发探索热情。 体会计算机技术发 展之迅速，感受硅芯片 科技的力量。 过渡 了解硅单质的简单性质 【回忆·思考】单质硅是从自然界直接挖出来 的吗？硅元素在自然界中的含量？硅元素的 存在形式是什么？ 填写学案 1.硅元素含量 ，存 在形态 ； 认识自然界中硅元素的 存在方式，找到研究突 破点 设问 1、工业上是怎样获得硅晶体的呢？ 2、你知道从沙滩到用户是什么含义吗？ 教师解释工业上以二氧化硅作为原材料制取 单质硅的过程 阅读书本自学 了解粗硅制备、转化为 纯度高的单质硅的原理 了解单质硅的制备过 程，工业制备物质的精 细之处。 过渡 SiO2除了可以制备晶体硅还有哪些用途呢？它的性质又如何呢？ Part 2 硅的世界——SiO2 性质 引导 人类使用 SiO2材料的历史源远流长，并在生活和生产实践中不断总结它的性质，丰富它的用途。 哪些物质中含有 SiO2 呢？ 思考 与交 流 【图片感知】 水晶、玛瑙、石英坩埚、沙子、鹅卵石、（主 要成分均为 SiO2）、盛有烧碱溶液的试剂瓶（玻 璃中含 SiO2）。 教师介绍水晶成分为二氧化硅，东海县获评 “世界水晶之都”的美誉 【交流与讨论】SiO2可能具有的物理性质和化 学性质，小组交流讨论，阐述观点。 （1）沙子和鹅卵石可以作为建筑材料，历经 风雨，体现什么性质？ （2）水晶、玛瑙可长久不腐，代代相传，体 现什么性质？ （3）石英坩埚可用于盛放固体加热进行实验， 体现何种性质？ （4）二氧化硅是一种酸性氧化物 （5）工业上以纯碱、石灰石、石英为主要原 联系历史经验和自身生 活体验，思考二氧化硅 的性质。 聆听 各抒己见，交流发言， 记录汇总，化学性质用 方程式表达 完成学案 已经完成的小组板书展 借助图片材料和材料科 学史实，体会 SiO2 的广 泛存在。 激发学生对家乡的热爱 根据自己生活经验和从 材料史获取的知识，结 料制备普通玻璃，在高温条件下，二氧化硅分 别与碳酸钠、碳酸钙反应生成硅酸钠、硅酸钙， 同时释放出二氧化碳气体 【板书】二、SiO2的性质 1.物理性质： 2.化学稳定性： 示，其他小组加以补充 和修正 学生评价展示结果，对 二氧化硅的物理性质和 化学性质加以总结。 合自己理解，交流碰撞。 激疑 【对比·思考·学以致用】对比盛有盐酸和烧 碱溶液的试剂瓶，发现有何不同之处？再联系 玻璃中含有 SiO2，会得出什么样的猜想？ 引导：硅酸钠的用途 观察图片，做对比，发 现问题，结合二氧化硅 性质思考 图片引发思考 激疑 实验室中的大部分试剂都是存放在玻璃瓶中的，那么含有 SiO2的玻璃试剂瓶能否保存氢氟酸呢？ 引导 【视频播放】氢氟酸腐蚀玻璃 【讲述】二氧化硅只跟一种酸反应，就是氢氟 酸，其他熟悉的盐酸、硫酸、硝酸都不反应， 这是二氧化硅的特性 【引导】辩证看待这个性质，此性质能有什么 用途呢？ 展示图片：氢氟酸雕刻玻璃 根据氢氟酸放入试管 中，试管的变化体会氢 氟酸对玻璃的腐蚀 体会性质决定用途 强化类比学习中的共性 与特性分析，巩固“性 质决定保存和用途”的 思想 展示二氧化硅用途的图片 介绍光导纤维的发现及巨大作用 体会二氧化硅的重要用 途 通过对比沙子、水晶、 光导纤维，体会科技的 巨大力量 Part 3 硅的世界——H2SiO3性质与制备 设问 在硅元素的世界里，硅酸也是一种重要的物质，怎样制备硅酸，它有哪些用途呢？ 小组 活动 【信息提示】①实验室可通过 Na2SiO3 溶液与盐酸反应制得硅酸 ②硅酸钠溶液显碱性，向 Na2SiO3饱 和溶液中滴加稀盐酸，盐酸用量直接 影响到硅酸的制取，当溶液接近于中 性时，静置，最易制得冻胶状硅酸凝 胶。 结合信息，写出制备硅胶的反应原理 分析信息，小组合作讨论制备果冻状硅 结合学生的“最 近发展区”培养学 生在已有知识的 基础上分析信息、 利用信息的能力。 【思考】利用硅酸钠溶液、盐酸、酚 酞，怎样设计实验方案制备果冻状硅 胶呢？ 胶的方案。 过渡 现在我们用实验框里提供的试剂，小组合作完成硅胶的制备，看哪一个小组能制备出最漂亮的果 冻状硅胶。 实验 预习 强调注意事项： ①试剂用量以 1-2 滴管为宜 ②边滴加盐酸边振荡 ③实验完成后，静置 聆听，跃跃欲试 明确实验要求， 了解实验成功与 否又诸多制约因 素，培养严谨的实 验素养。 分组 实验 3 分钟实验操作，巡视各组情况，做 好实验指导。 实验操作，现象记录 培养动手操作 能力 科学 简介 【拓展视野】硅酸的制得，引起了众 多的关注，诞生了一系列与之相关的 产品。硅胶干燥剂、硅胶手环、硅胶 面具、硅胶皮肤蜡像、（硅胶美容等）。 展示图片 感知新材料的研发带来的丰富多彩的材 料世界 拓宽视野，引发共 鸣 实验 成果 展示 【展示】请小组尝试将制得的硅酸试 管倒立，看哪一组已经制得果冻状的 硅酸凝胶 教师收集、展示，请成功小组分享经 验 怎样证明这是一种胶体呢？ 近距离观察硅酸凝胶状态 丁达尔效应验证 亲自感受，实验操 作中条件控制的 重要性。 Part4 硅的世界——王者硅来 梳理 人类 对硅 的使 用历 10000 多年前，人们获得了陶瓷，5700 多年前，人类 偶然发现了玻璃，200 多年前，人们利用自然界中的 含硅物质获得了建筑工业不可或缺的材料水泥，这都 是传统的硅酸盐材料，再到 50 年前科学家发现了光 纤，人们对硅芯片的研究也未曾停止。未来硅元素还 会给人们带来哪些惊喜呢，已经是无法预测的，但是 体会历史变迁，硅元素 的重要用途。 体会“殊途同硅”的含 义 从人类发展的历 史脚步引导学生 体会殊途同硅的 含义 史 未来，硅肯定是科技的王者。 提问 引发 思考 【播放视频】从芯片到人体——半机械人 超人会不会出现呢？ 观看视频，体会科学技 术的重要性 拓展视野，了解新 科技的发展 练习 巩固 1．下列物质中，主要成分不是硅酸盐的是 A．陶瓷 B．大理石 C．玻璃 D．水泥 2．光导纤维的主要成分是 A．Si B．SiO2 C．SiC D．Na2SiO3 3. 手机芯片是一种在半导体材料上集合多种电子元 器件的电路模块。下列可用作半导体材料的是 A．铝 B．硅 C．碳 D．铁 4．下列物质的贮存方法，不正确的是 A．盛放纯碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞 B．新制氯水盛放在棕色试剂瓶中 C．氢氟酸盛放在玻璃试剂瓶中 D．金属钠保存在煤油中 完成学案习题 对所学内容进行 巩固，体会不同的 含硅物质的成分。 回应 开篇 人类在探索硅元素的道路上从不停止，不断探索发现新的材料，促进了科技的发展。从单质硅到二 氧化硅，到硅酸盐和硅酸，他们各有不同的用途，却构成了整个含硅的家族，结合这节课所学知识， 大家课后对这几类物质之间的相互转化做一个总结。 ◆【板书设计】 二氧化硅和信息材料 ---殊途同硅 一、单质硅的用途和制备 二、硅元素的含量及存在 三、二氧化硅的性质 1. SiO2的物理性质：难溶、熔点高、硬度大 2. SiO2的化学稳定性： ①弱氧化性 ②酸性氧化物：与碱、碱性氧化物、某些盐反应 ③特性：与氢氟酸反应 四、硅酸性质与制备 ◆【教学反思】 本节课的教学内容并不复杂，硅元素在必修一中的地位也远远比不上氯、硫、氮等非金属元素，如 果功利一点，带着学生看看书上的重点知识，强调一下二氧化硅的化学性质也就完成了教学任务，所以上 公开课，很少有人会选择这节内容，但是我始终觉得，一节内容出现在教材中，不管在考试中所占的比重 如何，在教学中所处的地位应该是平等的，即使重点知识少，也必然有其介绍和讲述的必要性，只要深度 挖掘，必然能从其他的角度给学生一点新的东西，或许在知识与技能上的任务少时，教师更应该关注在情 感态度价值观这个层面的目标达成。 在进行教学设计时，我围绕的就是副标题——殊途同硅来查询各种资料，将有关硅元素的重要物质串 联起来，引领学生从科技发展的角度认识硅元素，了解人类对硅元素的不断探索，能够深切体会到硅元素 作为地壳中含量仅次于氧的元素，人类对它的探索带来了哪些变化，而这些变化怎样改变了我们的生活。 先以日常生活中常见的苹果花摆动原理，引出太阳能电池，极大激发了学生的兴趣，因为学生不会想到淘 宝上几块钱买来的东西中竟然藏着高大上的硅太阳能电池，再通过第一台计算机和世界上最小的计算机的 比较，让学生惊奇感受硅芯片的重要作用。本节课的重点是二氧化硅的性质，在这一部分的教学过程中， 先用几幅精美图片，结合学生的生活常识，认识二氧化硅的存在，继而通过信息提示让学生小组讨论、合 作交流、归纳总结二氧化硅的物理性质和化学性质，学生兴趣高涨，仔细分析信息，完成学案，并争相上 台展示，呈现一种良好的氛围，教师的适时鼓励也让学生信心倍增。本节课最有趣的环节在于硅酸胶体的 制备，这虽然是课本上没有的实验，但是这个实验对于培养学生的实验操作能力以及科学严谨性有很好的 作用，所以我给出信息，让学生分析怎样制得果冻状凝胶，然后以小组竞赛的方式展开小组实验，极大激 发了学生动手的热情，最后当试管倒立，而果冻没有流出时，实验成功的小组欢呼起来！实验未成功的小 组也能体会到科学实验不是那么容易的。本来，我还担心，会不会没有一个小组的实验是成功的，后来事 实证明，不能低估了学生的实力，即使平时没有什么机会做实验，仍然有学生能很好地完成实验操作获得 成功。 本节课的教学内容基本上在固定时间完成了，教学效果也较好，当然也留有一些遗憾，比如导入时， 因为有一点紧张，导致导入环节看起来有点别扭。再比如，应该多留一点时间给学生总结含硅物质之间的 转化关系，达到知识的升华，由于时间原因，只得改为课后作业。