第三单元　含硅矿物与信息材料优秀教学设计

《二氧化硅与信息材料》

教学设计

罗源一中

化学组

1. 教学内容分析

（1）主要内容

本课时位于化学必修1的专题3的第三单元，主要内容是二氧化硅和硅酸。本节课的主线是：

本节课重点介绍了硅酸凝胶的制取方法、硅胶的用途以及二氧化硅的重要性质和用途。

（2）地位与作用

硅及其化合物作为非金属元素知识的开端，是在学习了“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“硅酸盐──硅酸──二氧化硅──硅单质(应用)”的纵向学习方法，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。

本节内容与生产生活、材料科学、信息技术等联系较为密切，知识面广，趣味性强，能使学生真正认识化学在促进社会发展，改善人类的生活条件方面所起的重要作用，全面地体现了化学学科的社会应用价值。通过本节的学习，有利于贯彻STS教育的观点，激发学生学习的兴趣，促进学生科学素养的提高。

（3）教材处理

本节课从生活中常见的干燥剂入手，创设问题情景，激发学生的学习兴趣和求知欲，进而主动接受学习任务；通过探究实验，体验硅酸的制取，进一步了解硅胶和变色硅胶；通过对比碳和硅原子结构的相同点和不同点，认识二氧化硅的结构，采用比较的方法学习SiO2的化学性质，并把硅及其化合物在信息技术、材料化学等领域的应用和发展融合在性质的介绍中，从而让生活在信息技术时代的学生体会到常见硅及其化合物知识的价值，深刻理解硅成为无机非金属材料的主角的原因，激发学生对材料科学的兴趣和求知欲望，全面体现化学课程的科学教育功能。

2.学生情况分析

教学内容

二氧化硅和硅酸

学生已有知识

1．碳及其化合物的有关知识

2．知道二氧化碳属于酸性氧化物，并能书写有关二氧化碳的化学反应方程式

3．具备了一定的元素化合物知识。

高中新知识

1．二氧化硅及硅酸的物理性质及主要用途

2．二氧化硅的主要化学性质

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．

教学目标设计

（1）基本目标

知识与技能：

1．能说出二氧化硅和硅酸的物理性质；认识二氧化硅的主要化学性质。

2．认识硅酸的制备原理。

3．了解二氧化硅和硅酸等在生产、生活、信息技术、材料科学等领域的应用。

过程与方法：

1

1．通过对二氧化硅和硅酸性质的研究，学习利用实验和事实研究物质性质的方法。

2．通过硅与碳的比较学习，进一步体验“比较”和“分析”的科学方法。

情感态度与价值观：

1．体会组成材料的物质性质与材料性能的密切关系，认识新材料的开发对社会、生活产生的重要影响。

2．关注与化学有关的社会热点问题，激发学习化学的热情。

4、教学重、难点

教学重点：二氧化硅和硅酸的主要性质；二氧化硅和硅酸在生产生活中的应用

教学难点：系统归纳和总结二氧化硅的化学性质

5、教学用具：仪器：烧杯、试管、胶头滴管、玻璃棒；

试剂：Na2SiO3溶液、稀盐酸、酚酞溶液、变色硅胶、水；

二氧化硅晶体模型；多媒体

6、教学过程

教学环节

环节一：

设置问题情境，引入课题 教师活动

【投影】展示袋装食品干燥剂的图片

【设问】知道这些干燥剂的成分是什么吗？

【引入课题】其中有一种干燥剂的成分是硅胶。

今天我们就来研究和它相关的硅的化合物的性质。

【板书】

一、二氧化硅和硅酸

【回答】

观察硅胶干燥剂

思考

学生活动

设计意图

从日常生活中的事物出发，引起学生深入学习的兴趣。

环节二：

探究实验1：如何制得硅酸凝胶

【设问】为什么硅胶能做干燥剂？它的成分是什么？

【指导学生阅读实验内容】

【巡视、指导】

【思考】学生阅读实验要求，分组实验，观察现象。

【探究实验1】

在小烧杯中加入约10mL Na2SiO3溶液

（饱和Na2SiO3溶液按1：3的体积比用水稀释），滴入1滴酚酞溶液，再用胶头滴管逐滴加入稀盐酸，边加边搅拌。仔细观察变化过程及其现象，并在学案上填写下表：

实验步骤

实验现象

结论和解释

在烧杯中加入约10mL 溶液颜色由无Na2SiO3色变成 色

溶液，滴入1滴2 Na2SiO3溶液呈 性

学会通过实验研究物质性质的方法；

提高观察实验的能力

探究实验2：

认识变色硅胶

【讲解】实验得到的软而透明、胶冻状的物质是硅酸凝胶，硅酸凝胶经干燥脱水后得到多孔的硅酸干凝胶，称为“硅胶”。

【板书】

酚酞溶液

再用胶头滴管逐滴加入稀盐酸，边加边振荡，至溶液颜色变浅并接近消失时停止。

溶液颜色由 色逐渐变成 色，最后出现

化学方程式：

酸性强弱：

盐酸 硅酸

Na2SiO3 +2HCl= H2SiO3（胶体）+2NaCl 【总结】

启发学生总结硅胶的用途

【设问】怎么知道硅胶干燥剂还能否吸水呢？

【解释原因】

【总结】变色硅胶遇水变红，失水变蓝，可以通过它颜色的变化反应周围环境的湿度。当变色硅胶的颜色变为粉红色时，在烘箱里干燥，又会失水变为蓝色，能继续使用。（可用于家庭中照相机的干燥）

【讲解】如果把硅酸加热，完全失去水，可以得到二氧化硅。

【板书】

【学习新知】

【总结】硅胶常用作实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂。

（教师补充）也可以用作催化剂的载体。

【探究实验2】在试管里的变色硅胶上加少量水。观察现象。

认识变色硅胶

【总结用途】晴雨表、干燥剂。

书写方程式：

环节三：

【走进微观世界】对比碳和硅的学习、总原子结构

结物质

画出硅和碳的原子结构示意图，对比碳和硅原子结构的相同点和不同点；

【看书】认识二氧化硅的结构。

3 体会学习化学的主要

性质和结构之间的关系

【投影】二氧化硅的晶体结构

【投影】二氧化硅的存在形态

【设问】通过二氧化硅的存在、用途以及资料信息，推测它可能具有的物理性质和化学稳定性

【设问】实验室有两瓶未贴标签的试剂，它们分别装有盐酸和氢氧化钠溶液，请同学们考虑如何区分？

【视频】氢氟酸雕刻玻璃

【设问】二氧化硅是两性氧化物吗？

【板书】

【理解】硅同碳元素一样，其原子既不容易失去电子又不容易得到电子，主要形成四价的化合物。硅是一种亲氧元素，在自然界中主要以氧化物及硅酸盐的形式存在。

对比“鸟巢”图片，产生联想，对网状结构留下深刻印象

观看图片，联想、思考

二氧化硅的物理性质：难溶于水、熔点高、硬度大

化学稳定性：通常条件下很稳定

对比SiO2与CO2的化学性质，写出相应的化学方程式

物

质

与水反应

与酸反应

与碱反应

二氧化碳(CO2)

二氧化硅(SiO2) 指导思想：结构决定性质

环节四：

对比CO2，学习新知（SiO2的化学性质）

与碱性氧化物 反应

与碳反应

【总结】二氧化硅的用途

【投影】神奇的二氧化硅

你知道“信息高速公路”吗？

介绍“光纤之父”高锟

【总结】

【讨论】回忆两性氧化物的定义，对比得出结论

阅读课本中有关二氧化硅的用途方面的内容，归纳总结你所获取的信息。

二氧化硅的用途：建筑材料、装饰品、石英坩4 使用情景教学激发学生探究物质性质的兴趣；

学会通过信息推测物质的性质

通过采用比较的方法学习SiO2与CO2的化学性质，培养学生的比较能力和归纳能力，并为以后学习周期律打下基础

埚、光学仪器、精密仪器轴承、光导纤维等。

思考、回答

【反思】学生谈本节课的收获

认识化学在材料科学中的重要地位，理解硅成为无机非金属材料的主角的原因

引导学生学会将已有的化学知识应用到生活中，解决实际问题

环节五：

知识迁移，学以致用

（布置课后作业）

通过简单介绍硅酸钠的性质，指导学生课后学习其它硅酸盐知识

【作业】课后通过看书、查阅资料，总结硅酸盐的性质和制法。

附：板书设计

第二节

二氧化硅与信息材料

一、二氧化硅和硅酸

5

7．教学反思

本节课充分体现了元素化合物与自然界和社会生活的密切联系，贯彻了STS教育的观点，有利于激发学生学习的兴趣，促进学生科学素养的提高；教学设计努力体现以学生为主体的教学思想，课的开头以生活中常见袋装食品中的小包装物入手，创设问题情景，使学生很快投身于学习的情景中，在教学中，采用了实验、科学探究等活动激发学生求知的欲望，多让学生参与；教学时有意识地培养学生“对比”的学习方法，从二氧化碳的性质对比学习二氧化硅的性质，并从结构分析它们的相同点和不同点，使学生温故而知新，让学生能更多地参予教学活动，并在学习的过程中培养学生对知识的归纳、总结和探究的能力；在突破本节课重难点（二氧化硅与氢氟酸的反应、二氧化硅与氢氧化钠的反应、二氧化硅是酸性氧化物）时，采取“问题解决”的学习方式，引导学生发现问题→提出假设→验证分析→得出结论，提升学生分析问题、解决问题的能力。

从课前布置的学生开放性活动的实施来看，学生没有完成拍一小段“玻璃刻字”视频的任务，这个要求难度大点，但同时也说明学生没有深入生活寻求化学知识的方法。此外，由于学生学习元素化合物知识的时间不长，在初中时也没有特别强调要求学生掌握物质反应的一些规律，因此，学生对“强酸制弱酸”

这类规律、“晶体结构”等知识还没有较深刻的印象，阅读归纳的能力也较弱。此类知识还需要在今后的教学中不断补充和加强。

6