第三单元　含硅矿物与信息材料优质课教学设计

第三单元

含硅矿物与信息材料教学设计

【教学目标】

知识与技能目标

1．了解硅、二氧化硅、硅酸、硅酸盐的存在与性质，认识硅及其化合物在生活实际中的重要应用。

2．

要求学生查阅资料，学会通过查阅资料来获取知识的学习方法,培养对新旧知识进行归纳比较的逻辑思维能力，培养自主学习和创新能力。

过程与方法目标

1．通过对自然界中存在的含硅化合物的学习，使学生了解硅元素在自然界的存在形式及硅酸盐的结构复杂性。

2．通过探究性实验掌握硅酸钠的有关知识；学会将硅酸盐的化学式书写氧化物的形式的方法和技巧。

3．通过对硅酸盐工业产品的了解，使学生了解到硅酸盐矿物的应用与人类文明的发展的密切关系。

4．利用图片、模型、表格、视频、实物、实验及多媒体教学手段等，增强直观性和形象性。

情感态度与价值观目的

1．

从传统材料到信息材料的学习，激发学生学习兴趣，增强学生研究、探索、发现新材料的意识；体会“化学――人类进步的关键”这句话的思想内涵，增强学生学习化学的兴趣。

2．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，激发学生爱国主义热情，提高社会责任感。

【教学重点、难点】

重点：硅酸钠(sodium silicate)、单质硅(silicon)、二氧化硅(silica)的性质；硅酸盐(silicate)的氧化物形式的书写。

难点：单质硅（silicon）和二氧化硅(silica)的结构。

【课时安排】三课时

第一课时：硅酸盐矿物、传统材料与信息材料的介绍。

第二课时：单质硅的结构和性质及它们的用途。

第三课时：二氧化硅的结构和性质及它们的用途

【教法学法】

（教学方法）探究式教学，多媒体教学法。

（学习方法）自主探究学习法，合作学习法。

采用“阅读理解→列表比较→分析讨论、交流→归纳总结→拓展研究”模式。

【教学资源】

课前准备

教师：

1．查阅整理：硅酸盐矿物图片、硅酸盐产品的生产和应用及新发展、信息材料—光导纤维的有关知识、集成电路的有关知识、分子筛的知识等。硅酸盐生产的录像和光导纤维的录像。

2．查阅整理：硅单质的结构和彩图、水晶和石英的结构和有关图片等。

3．实物准备：不同标号的水泥袋、各种类型的玻璃、陶瓷、砖瓦、陶土、光导纤维、水晶和石英的制品等。

4．模型准备：单质硅的结构球棍模型和二氧化硅的球棍模型。

5．演示实验准备：硅酸钠试剂、水、玻璃管、稀盐酸、氢氧化钠溶液、烧杯、胶头滴管、导管等。

学生：

1．查阅资料：硅元素在自然界的含量、自然界中存在的主要形式、硅酸盐产品的生产和应用及新发展、信息材料――光导纤维的有关知识、集成电路的有关知识、硅单质和二氧化硅的用途等。

实物准备：玻璃、水泥、陶瓷、砖瓦、河沙等实物。

【教学过程】

第1课时

硅酸盐矿物、传统材料与信息材料

学习课题

1．课前查阅资料，提问引入新课

教师活动

提问：（1）硅元素在地壳中的含量怎样？

（2）硅元素在自然界主要有哪些存在形式？

学生活动

学习反馈

（1）地壳中硅元素的含量仅次于氧，约占总质量的四分之一。

（2）硅元素在自然界中主要是以硅酸盐和二氧化硅的形式存在。地壳质量的92％是硅酸盐和二氧化硅。

教学设想

（1）培养学生自学能力；

（2）让学生学会通过查阅资料来学习知识的学习方法。

自学、归纳、交流、讨论回答问题。

过渡：硅元素在自然界中广泛存在，主要是硅酸盐和二氧化硅的形式，下面我们先来了解硅酸盐的有关知识。

（1）观察图片（1）多媒体展示：自然（1）硅酸盐的结构复杂。

和化学式，总界中的一些硅酸盐的图

结；

片及其化学式；

（2）改写的规律：①各元素写成（2）练习硅酸（2）举例介绍如何将硅相应的氧化物，元素的价态保持不盐化学式的改酸盐化学式改写成氧化变。②顺序按先金属后非金属,金写；

物的形式；并要求学生属元素中按金属活动顺序表依次

练习后总结书写规律。

排列，中间用“•”间隔。③注意改（3）分析总结（3）追问：硅酸盐的结写后应与原来化学式中的原子个交流讨论书写构怎样？为什么常改写数比不变。

规律；

成氧化物的形式？

（3）由于硅酸盐的结构复杂，为

了学习研究的方便，常改写成氧化物的形式。

（1）创设情景，激发学习兴趣；

（2）通过训练，巩固知识，培养能力；

（3）通过主动探索得出规律，将知识升华，培养学习的主动性，增强探索意识。

2．硅酸盐(silicate)的结构

过渡：在硅酸盐中，硅酸钠是极少数溶于水中的一种，用途广泛，下面我们先来学习它的有关知识。

（1）展示硅酸钠试剂；

（2）探究实验：硅酸钠的性质①加水溶解；并检验其溶液酸碱性；②向溶液中通二氧化碳或滴加稀盐酸；③再向②中滴加氢氧化钠溶液。（师生共同完成实验，（1）动手参与、探索实验，观察、分析、思考实验现象，总结硅酸钠的性质；

（2）书写有关的化学、离子（1）硅酸钠能溶于水；水溶液称水玻璃。水溶液呈碱性。

（2）向溶液通二氧化碳有白色沉淀生成，滴加稀盐酸也有白色沉淀生成。

Na2SiO3

+ 2H2O + CO2

== H4SiO4↓+Na2CO3

Na2SiO3 + 2HCl + H2O == H4SiO4↓+ 2NaCl （1）通过实验探索，培养科学探究能力；

（2）让学生学会掌握：实验探索――分3．硅酸钠(sodium silicate)的知识

部分实验由学生来探究演示。）

（3）说说硅酸钠的用途。

方程式；

在沉淀中加入氢氧化钠溶液，沉淀溶（3）从性质思解：H4SiO4

+ 2NaOH == Na2SiO3

+ 3H2O 考用途。

(3)硅酸钠能用于作黏合剂、防腐剂、防火作用等。

析结――握知识科学学方法。

总掌的习过渡：在丰富的硅酸盐中，除硅酸钠外，其它的在工农业生产中的作用如何？下面我们来了解传统的硅酸盐产品的有关知识。

（1）请同学们展示收集的硅酸盐产品；

（2）请同学们简单说说它们是如何生产的？有什么共同点？

（3）播放一段录像（玻璃(glass)、水泥(cement)、陶瓷(china)的生产简介）。展示一些硅酸盐产品。

（4）要求学生总结传统的硅酸盐产品即传统材料：玻璃、水泥、陶瓷的生产原料和产品的主要成分。

（5）提供传统的硅酸盐产品的应用及新发展的有关资料和图片。

（1）玻璃、水泥、陶瓷生产的共同（1）学生展点是：都在高温下，发生了复杂的（1）创设情示收集的硅物理和化学变化。原料都有含硅元景激活学生酸盐产品；

素物质，产品都含硅酸盐，且都是思维；主动参（2）部分学混合物。

与体现学习生回答问题；

（2）玻璃生产的原料：石英、纯碱、主动性。

（3）观看录石灰石；产品主要成分：n(Na2SiO3)：（2）了解产像后讨论总n(CaSiO3)：n(SiO2)=1：1：4或品的应用和结回答问题；

n(Na2O):n(CaO):n(SiO2)=1:1:6。

新发展激发（4）讨论、两个主要反应：SiO2

+ Na2CO3

学习的热情，总结硅酸盐

高温

增强探索意 Na2SiO3

+ CO2↑,SiO2

+

产品的应用识，树立远大与社会发展理想，增强努

高温

CaCO3

CaSiO3 + CO2↑.

的关系。提出力学习的责对产品应用水泥生产的原料：黏土、石灰石、任感和使命的新设想。

少量的石膏；产品主要成分：感。

2CaO·SiO2、3CaO·SiO2、3CaO·Al2O3 4．硅酸盐产品（传统材料）

过渡：通过刚才的介绍，我们已经了解到硅酸盐产品传统材料在人类文明发展和社会进步的历程中，起到了很大的推动作用；但是随着科技的发展，这些传统材料又有了新的用途，如玻璃“老爷爷”又焕发出了青春活力――光导纤维的应用。下面我们一起来了解一下光导纤维的有关知识。

（1）请同学们总结课前查阅的有关信息材料的资料，简述光导纤维的主要成分和用途；

（2）提供有关光导纤维的资料（简介、制造和作用）；播放光导纤维的介绍录像。

（3）展示实物：展示光导纤维并演示光在其中的传播实验。

（1）思维、总结、回答；

（2）阅读资料，交流、讨论总结；

（3）观察实验。

（4）谈谈对信息材料的应用的感想。

（1）阅读资料；

（2）思维、想象、推测总结，回答。

（1）光导纤维的主要成分是：石英玻璃；用途非常广泛，如：信息传递（光缆）、光的传递、医生的助手、国防方面、工业生产中等等。

（2）信息材料的使用，使社会的发展步伐大大加快，是社会进入信息时代的标志。

（1）创造变被动为主动的学习环境；实物观察提高对知识的理性认识；

（2）通过资料的阅读，拓宽视野，激发研究、探索的意识。

5．信息材料――光导纤维

过渡：硅酸盐除了上面的一些作用外，它还可以用来筛分分子。

（1）提供分子筛的有关6．分子筛

资料和图片；

(molecula（2）从资料的介绍，要r sieve) 求学生发挥想象，推测它又哪些方面的用途。

分子筛可用于：分离、提纯气体或液体混合物；还可以作干燥剂、离子交换剂、催化剂、催化剂载体、净化水、净化空气、防毒器械、食品保鲜、电（1）创设情景，让学生主动参与；发挥思维想象力。

（2）激发学生研究、探索意识。

子产品处理、石油化工等方面。

本课总结：通过以上内容的学习、了解、思维、探索，我们已经认识到硅这古老而具有青春活力的元素，伴随着人类历史发展的脚步，从传统材料到信息材料，为社会的发展创造了一个又一个的奇迹。同时我们也相信随着科技的发展，它们会创造更多的奇迹。

有关硅单质和二氧化硅的知识我们将在下节课一起讨论学习。

【作业】p83.1.2.6

第2课时

单质硅、二氧化硅的结构、性质及用途

学习课题

教师活动

复习提问：（1）传统材料硅酸盐产品主要包括哪些？

（2）硅在自然界中无游离态，为什么？

是不是单质硅的性质很活泼？

学生活动

学习反馈

（1）主要有玻璃、水泥和陶瓷等。

（2）硅在自然界中无游离态，不是硅单质性质活泼。（硅元素的亲氧性和地壳运动等因素）

教学设想

温故知新，引入学习情境；设疑激发学生的思维，让学生带着疑问学习新知识，提高学习效率。

1．引入新课

思考、讨论问题并回答。

过渡：下面我们就一起来讨论学习硅单质的性质和用途。

（1）硅的主要用途：（1）要求学生从查阅的是良好的半导体材资料和了解的知识总结料，是集成电路板的硅单质的用途。

讨论、交流、主要成分；制太阳能（2）提供集成电路的有总结、回答。

等；

关资料。

（2）体现硅单质的导（3）问：资料中的应用电性介于导体和绝缘体现了硅的哪些性质？

体之间。

（1）观察、讨论交流、类推、总结硅的物理性质。

（2）讨论类推硅的化学性质。

（3）学习硅的化学性质，有关化学、离子方程式的书写和氧化还原反应的电子（1）从彩图得：硅是灰黑色有金属光泽、硬而脆的固体。

（2）从结构类推与金刚石的结构相似，是正四面体空间网状结构，性质也有相似之处。类推物理性质：熔沸点高、硬度大，难溶于溶剂。化学性质通常是稳定的。

（3）常温下硅只和单质氟、氢氟酸、强碱溶液反应。高温加热时，硅可以和氧气、从学生了解的知识入手，学习效果好；提供资料，让学生自主归纳，主动参与，激发思维。

2．课前查阅资料

过渡：硅单质还有那些性质？

（1）提供硅单质的彩图。

（2）提供硅单质的结构图或结构模型；要求学生分析与哪种已学的物质的结构相似？

（3）要求学生根据已学知识类推硅单质有哪些物理和化学性质？

(4)整理硅的物理性质；

（5）介绍硅的主要化学性质。

（1）通过图示来总结性质，培养锻炼学生的观察能力；

（2）由结构类推性质，培养锻炼学生的分析推理能力，加深对物质结构决定物质性质的理解。

（3）介绍硅的化学性质。

（4）让学生学会运用类推、对3．硅(silicon)单质的结构和性质

转移的练习。

氯气、氢气反应。

比分析的学习方法。

（思考探索）硅的性质通常时稳定的，那么自然界中为什么无游离态？请同学们课后查阅有关资料分析、讨论解决。

过渡：由于硅的性质使硅的用途非常广泛而且非常重要。

主要用途：

（1）用于制造硅芯片、集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件；

（2）制造太阳能仪器装置；

（3）制造合金，如含硅4％（质量分数）的钢导磁性好制造变压器的铁芯；含硅15%(质量分数)的钢有良好的耐酸性等等。

4．硅的用途

用多媒体展示一些用作原料制造的产品图片。

观察总结硅的用途。

提供图片，学习用途时能联系实际，有利于记忆，学习效率高。同时学习过程生动有形。提高学习兴趣。

过渡：硅的用途非广泛，特别是信息时代更离不开硅，自然界无游离态的硅，那么工业生产中是怎样生产硅的呢？

制粗硅：SiO2 + 2C

高温

5．硅的工业制法

从用途引入，介绍工业生产高纯度硅的主要过程原理和主要化学方程式。

学习了解工业生产硅的过程及主要化学方程式。

Si + 2CO 理论联系实际，激发学生学习热情和探索意识。

制纯硅：

Si + 2Cl2

高温

SiCl4(液态)，SiCl4 +

2H2

高温

Si + 4HCl。

第3课时

二氧化硅的结构、性质及用途

学习课题

教师活动

复习提问：（1）传统材料硅酸盐产品主要包括哪些？

（2）光导纤维的主要成分是什么？

学生活动

学习反馈

教学设想

温故知新，引（1）主要有玻璃、水入学习情境；泥和陶瓷等。

设疑激发学生（2）光导纤维的主要的思维，让学成分是：二氧化硅。

生带着疑问学（

习新知识，提高学习效率。

（1）二氧化硅是正四面体的空间网状结构，在自然界中有水晶、石英和沙等形式。

运用结构分析推理性质的方法学习新1．引入新课

思考、讨论问题并回答。

过渡：了解了硅的有关知识，我们再来学习二氧化硅的知识。

2．二氧化硅(silica)的结构、（1）要学生展示收集的二氧化硅的实物和相应产品；

（2）提供二氧化硅的在（1）展示收集物品；

（2）思

性质和用途

自然界的一些图片；多媒体展示二氧化硅的结构；

（3）要求学生结合结构和收集的资料总结类推二氧化硅的一些性质；

（4）介绍二氧化硅性质；要求思考二氧化硅与氢氟酸、强碱溶液反应的实际作用。

（5）多媒体展示二氧化硅的一些制品。

(6)播放光导纤维的生产和作用录像。

考、交流、讨论、总结、类推二氧化硅的性质；

（3）学习二氧化硅的性质；

（4）总结二氧化硅的用途。

（2）性质：坚硬难溶难熔固体，是酸性氧化物，但是它不溶于水，也不与水反应；常温下只与单质氟、氢氟酸和强碱溶液反应。高温下与氧化钙、纯碱、石灰石等反应。

（3）用途：制石英玻璃、是光导纤维的主要原料；制钟表部件；可制耐磨材料；用于玻璃的生产；在光学仪器、电子工业等方面广泛应用。

知识，培养学生科学的学习方法；

在学习中主动参与，锻炼能力。

[问题思考]

1.盛装碱液的试剂瓶的塞子是什么塞？为什么不能用玻璃塞？

你有没有发现实验室中，

2．请画出碳原子和硅原子的原子结构示意图，比较两原子结构有何共同点？

碳单质金刚石和晶体硅的结构和性质有相似之处吗？那么，CO2和SiO2呢？

据所学知识列表比较它们的性质；分析思考产生性质差别的根本原因是什么？

【提示】

CO2

无色无味气体，能溶于水。它的固体叫干冰。

是酸性氧化物：能与水反应、与碱反应、与碱性氧化物反应；与过氧化钠反应；与碳酸钠溶液反应；有水时能溶解碳酸钙；高温与碳反应等。

SiO2

难溶、难熔的固体，硬度大，熔沸点高。

是酸性氧化物，但不溶于水，不与水反应，常温只与单质氟、氢氟酸和强碱溶液反应；高温可与氧化钙、纯碱、碳酸钙碳单质反应。

物理性质

化学性质

联系

CO2 + 2H2O +Na2SiO3 == Na2CO3 + H4SiO4↓(酸性：H2CO3强于H4SiO4或H2SiO3)

本课总结：这节课我们主要学习了硅单质和二氧化硅的结构和性质及用途，通过学习，我们了解到硅及其化合物在社会发展和人类文明进步历程中充当了一个非常重要的角色，可以说目前全球信息的流通、电子工业的发展都离不开硅的；我们也相信随着科技的发展，它们还会为人类文明的进步发挥更多的作用，创造更多的奇迹。希望同学们努力学习，掌握更多的科学知识，开发、研究硅这古老而又年轻的元素在更多方面的应用。

【作业】p83.3.4.5.7