第三单元　含硅矿物与信息材料ppt配套的教学设计及说课稿

课题：第四章

第一节

无机非金属材料的主角------硅(一)

一、教材分析

1、教材的地位与作用

《无机非金属材料的主角-硅》是非金属及其化合物的开始，又是常见无机物及其性质等知识的继续，通过本节的学习也为学习元素周期律奠定了基础。硅及其化合物是学生在日常生活中所熟悉的物质，硅在非金属材料、信息技术、光电技术等领域有着十分广泛的应用；这就更加突出了它在社会发展历程中、信息化社会中的重要性、广泛性和应用的前瞻性；通过硅及其化合物知识的学习，学生对生活中常见的物质有了进一步的了解与认识，开阔了眼界，更加密切了化学与生活，化学与社会的联系。

2、教材的内容

本节教材由三部分内容组成。依次按“二氧化硅和硅酸→硅酸盐→硅单质”顺序编排，重点介绍SiO2的性质和用途。

二、教学目标

知识与技能：了解SiO2的存在和性质，认识SiO2的广泛用途；进一步熟悉从实验的角度探索和认识物质化学性质的技能。

过程与方法：学会运用对比方法来认识物质的共性和个性，培养学生对知识的迁移和类比能力。通过“结构——性质——用途”的学习模式，让学生逐步掌握学习元素化合物知识的一般方法。并体验通过联系生活实际及实验解决化学问题，揭示物质性质。

情感、态度与价值观：通过大量的图片、实物、相应的化学实验现象感受化学科学的魅力及化学对人类生产、生活的贡献，激发学生的兴趣，培养学生热爱科学，勇于探索的精神。

三、教学重点和难点：

教学重点：SiO2的性质和用途；

教学难点：SiO2的结构和性质。

四、教法与学法

1、教法：通过创设情境，充分应用课件、插图等，教师设疑启发引导并联系生活实际，营造学习氛围，激发学生的学习兴趣，促使学生在熟悉的情境中主动探究知识。

2、学法：学生通过回忆已有知识采用阅读、思考交流、分析讨论、实验探究、对比归纳总结等方式不断将感性认识转化为理性认识，通过探究实验得出结论并联系实际应用,加深认识。

五、教学过程

教学步骤、内容

［引入］我们生成的地球，它坚硬的地壳是由什么构成的？

岩石，构成岩石的主要成分是硅酸盐及硅的氧化物。

［问］一提到硅，同学们又能想到什么呢？

教学方法、手段、师生活动

配以多媒体图片

硅谷：美国新兴的高技术产业开发区,电子技术研究中心,计算机生产的从感性上让学生重要基地,位于加利福尼亚州圣弗朗西斯科南端. 接触要学习的内

半导体：单晶硅是半导体器材的核心材料,硅半导体是集成电路的主要材料,估计在21世纪,硅仍然会占半导体材料的95%以上. 沙子、石英、水晶：主要成分是硅的氧化物

容，激起学生学习的兴趣。

光导纤维:从石英玻璃熔融体中,拉出直径为100微米的细丝.再把千百根

光导纤维组合并增强处理,就制成成光缆,其优点:质轻,体积小,输送距离长,保密性好,成本低.

［导入］从古至今，在无机非金属材料中，硅一直都在扮演着主要的角

色。今天，就让我们一同来研究一下硅的氧化物------二氧化硅及硅酸和硅酸盐的性质

。

［板书］第四章

第一节

无机非金属材料的主角------硅(一)

［讲］硅在地壳中含量丰富，仅次于氧，排在第二位，约占26.3%。

［投影］元素周期表

［讲］位于周期表中的第四长列上的是碳族，这一族可谓是豪门望族。

其中具有代表性的是其中的两位兄长。碳，形成了无数种构成人类和其

它地球生物等的有机物，“统治了有机界”。其构成的煤、石油等有机化

产品和材料是现代化的基石。而它的弟弟------硅，地壳质量的约90%，

构成了地壳大部分岩石、沙子和土壤，

“统治了地壳”，而当今硅酸盐工

业的陶瓷、玻璃、水泥等使人类生活日新月异。

［思考与交流］画出C、Si的原子结构简图，并由此分析：硅的化学性质活不活泼，为什么？硅的化合价主要是多少？

［讲］Si原子最外层有四个电子,既不易失电子,也不易得电子,所以,硅的化学性质不活泼。主要形成四价的化合物。硅是一种亲氧元素，在自然界它总是与氧相互化合。所以在氧化气氛包围的地球上，硅主要以熔点很高的

氧化物及硅酸盐的形式存在。

［思考］常温下，单质碳、硅的化学性质都不活泼，为什么碳在自然界

中有稳定的单质（金刚石）存在，而硅却没有，说明了什么？

单质硅的化学性质虽然稳定，但硅是一种亲氧元素，硅原子和氧

原子的结合非常牢固，形成的二氧化硅或硅酸盐中的硅氧化学键非常牢

固，硅氧键一旦形成就很难被破坏，所以，自然界中硅都是以二氧化硅

或硅酸盐的形式存在，没有游离态的硅。

［过］下面我们首先来研究一下二氧化硅的性质和用途。

联系生活，激发求知欲。

图片呈现，直观、［板书］一、二氧化硅和硅酸

1、二氧化硅(SiO2 ) (1) 存在

与用途

［讲］SiO2

是硅的重要化合物。地球上存在的天然二氧化硅约占地壳质量的12％，其存在形态有结晶形和无定形两大类，通称硅石。

［投影］并展示水晶、玛瑙、石英坩埚、一段光缆

［讲］水晶是自然界中六方柱状的透明晶体，玛瑙的成分也是SiO2，它深刻，加深认识。

们除了一些常见的可作饰物等用途外，SiO2

在工业上用途也非学广泛，

例如，以石英为材料而制成的纤维在电信行业的应用等。

结晶形：玛瑙、石英、

硅石

无定形：硅藻土

用途

［投影小结］

①、制光导纤维

②、石英玻璃制化学仪器

③、石英表、石英钟

④、水晶制光学仪器和工艺品

⑤、玛瑙制精密轴承和装饰品

［讲］结合已有的关于水晶、沙子主要成分也是SiO2

的知识，思考一

下，SiO2的物理性质有哪些，注意与CO2进行比较研究

［板书］(2) 结构与物理性质

初步建立SiO2空熔点高，硬度大的固体、不溶于水，纯净的SiO2

晶体无色透间立体结构。通过明

视频呈现，使学生［思考］为什么SiO2与CO2的性质上有着这么大的差别呢？

［讲］主要取决于结构的不同。CO2是C与O通过化学键所连接的分子结构，而SiO2

是Si—O四面体结构

［投影］硅氧四面体结构

对SiO2的结构的理解更深刻。

［讲］[SiO4]四面体：每1个Si原子周围结合4个O原子，Si在中心,O在四个顶角. 同时每1个O原子周围结合2个Si原子相结合。二氧化硅

中氧原子与硅原子个数比为2：1,通常用SiO2

来表示二氧化硅的组成.

结构：空间网状结构

［讲］我们说，结构决定性质，SiO2

的网状结构不仅决定了其物理性质

的特殊性，还决定了其化学性质的稳定性。

［板书］(3) 化学性质：稳定，不活泼

1酸性氧化物

(不溶于水且不和水反应) ○

与强碱反应

：SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O

与碱性氧化物反应：SiO2+CaO

高温

CaSiO3

［讲］SiO2除了具有酸性氧化物的通用性之外，还具有特性。比如酸性氧化物一般不与酸反应，而SiO2却能与HF反应，这也是工业上雕刻玻璃的反应原理

2

与HF的反应：SiO2+4HF==SiF4

↑+2H2O

［板书］○［讲］除此之外，SiO2在制水泥、玻璃、纯硅时，还有一些特殊反应

［投影小结］

3

弱氧化性：SiO2+2C○高温

Si +2CO↑

(工业上制粗硅)

高温

提高学生信息处理能力，

4

与某些盐反应：Na2CO3+SiO2○CaCO3+SiO2

高温

Na2SiO3+CO2↑

CaSiO3+CO2

↑

(工业上制玻璃的主要反应) ［思考与交流］1、实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？

HF能腐蚀玻璃，因此，盛装氢氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。

2、实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？

NaOH溶液能与玻璃中的SiO2

反应生成Na2SiO3

，使瓶塞部分粘结而无法打开。因此盛装NaOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞而要用橡胶塞。

［过］刚才我们提到SiO2不能溶于H2O得到相应的酸，但它对应的酸

叫硅酸，那么硅酸是一种怎样制得的酸呢？

［板书］2、硅酸(H2SiO3)

［讲］H2SiO3是一种比H2CO3还要弱的酸，它不溶于水，不能使指示剂褪色，是一种白色粉末状的固体。

硅酸是一种弱酸，它不溶于水，不能使指示剂变色，是一种白

色粉末状的固体。

［问］SiO2

不溶于水且不和水反应，那么要如何制备硅酸呢？结合初中制备CO2的方法来设想一下？

［讲］初中制备CO2是利用碳酸盐与强酸反应，是强酸制弱酸的原理。

H2SiO3也是一种很弱的酸，我们是否也可以用硅酸盐来制备呢？

［投影实验］P76 实验4-1 实验4-1：向饱和Na2SiO3

溶液中滴入酚酞，再滴入稀盐酸

现象

滴入酚酞溶液显红色，再滴入盐酸红色消失，并有透明胶状物质生成

结论

Na2SiO3

溶液呈碱性，与酸反应生成了H2SiO3

且H2SiO3

难溶于水

化学方程式

［问］若改向Na2SiO3溶液中滴加H2SO4

会有什么现象呢？

Na2SiO3+2HCl==H2SiO3

↓+2NaCl

提高学生科学精神

［板书］Na2SiO3+2HCl==2NaCl+H2SiO3

↓

Na2SiO3+H2SO4==Na2SO4+H2SiO3

↓

则形成软而透明的、胶冻状的硅酸凝胶。硅酸凝胶经干燥脱水就形成硅酸干胶，称为“硅胶”。硅胶多孔，吸附水分能力强，常用做实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂，也可以用作催化剂的载体。

［讲］如果对硅酸加热，其可以分解生成SiO2

［讲］所生成的硅酸逐渐聚合而形成胶体－硅酸溶胶，硅酸浓度较大时，

［板书］H2SiO3

△

H2O +SiO2

［活动与探究］硅酸是一种比碳酸还要弱的酸，请利用中学实验室常见的仪器及药品，设计一个简单实验，证明硅酸的酸性比碳酸弱，并完成一份实验报告。

［分析］利用CO2

溶于水产生H2CO3

，而H2CO3的酸性比H2SiO3

的酸性强，可以将CO2通入到Na2SiO3的溶液中。

［板书］Na2SiO3+CO2+H2O==Na2CO3+H2SiO3

↓

［总结］本节课我们学习了一种重要的非金属元素硅的化合物SiO2和

H2SiO3，了解了SiO2的重要性质及用途。知道了晶莹透明的水晶、五彩

斑斓的玛瑙与普通沙子的化学成分并没有什么两样。知道了SiO2在当前

信息时代、IT产业中的重要作用。化学知识可以帮助我们认识，了解世界，我们也可以用学过的知识进行发明、创造，造福人类。

B

BD

C

B

C

D

［自我评价］

1、制造光导纤维的主要原料是（

）

A.晶体硅

B.二氧化硅

C.石墨

D.硅酸钠

2、下列说法正确的是（

）

A．SiO2溶于水显酸性

B．CO2通入水玻璃(硅酸钠的水溶液）可得硅酸

C．SiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸

D．SiO2晶体中不存在单个SiO2分子

3、下列物质中,不能用玻璃瓶来盛装的是(

) A.烧碱溶液

B.浓硫酸

C.氢氟酸

D.碳酸钠溶液

4、要除去SiO2

中的CaO杂质，最适宜的试剂是（

）

A.纯碱溶液

B

盐酸

C

硫酸

D

苛性钠溶液

5、加热熔融烧碱时应使用下列哪种坩埚（

）

A.石英坩埚

B.普通玻璃坩埚

C.铁坩埚

D.陶瓷坩埚

6、CO2

通入下列各溶液中,不可能产生沉淀的是

(

) A 石灰水

B 饱和碳酸钠溶液

C 硅酸钠溶液

D 氯化钙溶液

若最终产生沉淀的是(

BC )

六、板书设计

第四章

第一节

无机非金属材料的主角------硅(一)

一、二氧化硅和硅酸

1、二氧化硅(SiO2 ) (1) 存在和用途

(2) 结构与物理性质

(3)化学性质：稳定，不活泼

1酸性氧化物 SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O ○SiO2+CaO

高温

CaSiO3

2

与HF的反应：SiO2+4HF==SiF4

↑+2H2O ○

2、硅酸(H2SiO3) 固态弱酸

性质：Na2SiO3+2HCl==2NaCl+H2SiO3

↓

Na2SiO3+H2SO4==Na2SO4+H2SiO3

↓

Na2SiO3+CO2+H2O==Na2CO3+H2SiO3

↓

H2SiO3

△

H2O +SiO2 七、教学反思

必修模块是面向全体学生的，是为学生科学素养的发展奠定基础。关于元素化合物的选择，不能仅考虑化学学科的体系，还非常强调与生产生活，学生已有经验的联系。新课程元素化合物教学内容力求“少而精”。对于硅的知识，要求较为简单，更多的强调了与生产、科技、生活的联系，

但学生对硅的性质比较陌生，因此掌握起来实际难度要大。