第三单元　含硅矿物与信息材料国家获奖教案

课题：专题3从矿物质到基础材料

第三单元

含硅矿物和信息材料

一、教学目标：

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．从传统材料到信息材料的介绍，激发学生学习兴趣，增强学生研究、探索、发现新材料的意识；同时也使学生意识到硅这古老的元素仍具有青春活力。

5．介绍单质硅和二氧化硅的结构、性质，使学生初步认识到物质的结构与物质的性质之间的内在联系，初步形成物质结构决定物质性质的意识。

6．介绍单质硅的使用给现代人类文明进程带来的重大影响。激发学生研究、探索意识。

7．分子筛的介绍，使学生对硅酸盐的应用上又有新一层的认识，拓展视野，培养学生的创新意识。

8．要求学生查阅资料，培养学生的自学能力，让学生学会通过查阅资料来获取知识的学习方法。

二、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。

三、课时分配：

第一课时：硅酸盐矿物、传统材料和信息材料的介绍。

第二课时：单质硅、二氧化硅的结构和性质及它们的用途。

四、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、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、导气管等。

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。

2．实物准备：玻璃、水泥、陶瓷、砖瓦、河沙等实物。

五、教学过程：

第一课时

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

自学、归纳、交流、讨论回答问题。

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。

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。

2．硅酸盐(silicate)的结构

（1）多媒体展示：自然界中的一些硅酸盐的图片及化学式；

（2）介绍将硅酸盐化学式改写成氧化物的形式；要求学生练习后总结书写规律。

（1）观察图片和化学式，总结；

（2）练习硅酸盐化学式的改写；

（3）分析总结（1）硅酸盐的结构复杂。

（2）改写的规律：金属元素写成相应的氧化物，硅元素写成二氧化硅，氢元素写成水。注意与原来的化学式的原子个数比不变。

（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（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

（3）追问：硅酸盐的结构怎样？为什么常改写成氧化物的形式？

交流讨论书写规律；

物的形式。

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。

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。

3．硅酸钠(sodium silicate)的知识

（1）展示硅酸钠试剂；

（1）动手参（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，部分实验由学生来探究演示。）

（3）说说硅酸钠的用途。

（1）硅酸钠能溶于水；水溶液称水玻（1）通过实验探索，培养科学与、探索实验，璃。水溶液呈碱性。

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、离子方程式；

（3）从性质思考用途。

（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。

探究能力；

Na2SiO3 + 2H2O + CO2 == H4SiO4↓+Na2CO3

Na2SiO3 + 2HCl + H2O == H4SiO4↓+ 2NaCl 在沉淀中加入氢氧化钠溶液，沉淀溶（2）让学生学会掌握：实验探索――分析总解：H4SiO4

+ 2NaOH == Na2SiO3

+ 3H2O 结――掌(3)硅酸钠能用于作黏合剂、防腐剂、握知识的防火作用等。

科学学习方法。

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。

4．硅酸盐产品（传（1）请同学们展示收集的硅酸盐产品；

（1）学生展示收集的硅酸盐产品；

（2）部分学（1）玻璃、水泥、陶瓷生产的共同点是：都在高温下，发生了复杂的物理和化学变化。原料都有含硅元素物质，产品都含硅酸盐，且都是（1）创设情景激活学生思维；主动参与体现学习主动性。

统材料）

（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)、生回答问题；

混合物。

（3）观看录像后讨论总（2）玻璃生产的原料：石英、纯碱、（2）了解产石灰石；产品主要成分：n(Na2SiO3)：品的应用和新发展激发陶瓷(china)的生产简介）。结回答问题；

n(CaSiO3)：n(SiO2)=1：1：4或

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。

（4）讨论、总结硅酸盐产品的应用与社会发展的关系。提出对产品应用的新设想。

n(Na2O):n(CaO):n(SiO2)=1:1:6。

学习的热情，两个主要反应：SiO2 + Na2CO3

高温

增强探索意识，树立远大理想，增强努力学习的责任感和使命感。

Na2SiO3 + CO2↑,SiO2 + 高温

CaCO3

CaSiO3 + CO2↑. 水泥生产的原料：黏土、石灰石、少量的石膏；产品主要成分：2CaO·SiO2、3CaO·SiO2、3CaO·Al2O3 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。

5．信息材料――光导纤维

（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（1）思维、（1）光导纤维的主要成分是：（1）创造变被动总结、回答；

石英玻璃；用途非常广泛，如：为主动的学习环（2）阅读资料，交流、讨论总结；

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。

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。

资料（简介、制造和作用）；（3）观察实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。

验。

（4）谈谈对信息材料的应用的感想。

过渡：硅酸盐除了上面的一些作用外，它还可以用来筛分子。

分子筛可用于：分离、提纯气体或液体混合物；还可以(molecular 资料和图片；

料；

作干燥剂、离子交换剂、催化sieve) （2）从资料的介绍，要（2）思维、想剂、催化剂载体、净化水、净化空气、防毒器械、食品保鲜、求学生发挥想象，推测象、推测总结，电子产品处理、石油化工等方面。

它又哪些方面的用途。

回答。

6．分子筛

（1）提供分子筛的有关（1）阅读资

（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。

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。