第三单元　含硅矿物与信息材料ppt课件配套教案内容

二氧化硅与信息材料（教学设计）

丹阳六中

张美芳

◆【教学目标】

1、通过学生自主学习，了解硅的存在形态和二氧化硅的结构；

2、通过了解历史、实物分析和实验研究，掌握SiO2的性质及硅单质的制备；

3、通过硅胶、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的性质；硅单质的制备

◆【教学难点】硅材料的发展对人类进步的贡献

◆【教学方法】微课教学（科学发展史与材料研究应用史实）；结构决定性质的学科思想渗透；物质分类法与类比学习二氧化硅性质；思考交流与小组合作。

◆【教学媒体】实物展示、模型展示、多媒体课件、视频展示。

◆【教学流程】

Part 1

硅的世界——Si的存在形式和SiO2的结构

教学

环节

教师活动

学生活动

设计意图

感受身边平凡物质中与高科技产品的关系，激发探索热情。

【展示沙子】这是普通的沙子，但它却和硅谷、

情境

IT产业有紧密联系，这是为何呢？

观看微视频《从沙子到引入

【图片展示】这是计算机芯片，是计算机的心芯片》

脏，它是怎么制造出来的呢？

请观看因特尔公司的计算机芯片生产动画，一起解开这个谜团吧。

学生思考：硅元素在地壳中含量位居第几？以什么活动

形态存在？

观察SiO2结构模型，基本结构单元是什么？

【板书】一、Si的存在形式和SiO2的结构

阅读教材、观察模型，认识自然界中硅元素的填写学案

存在方式，找到研究突1.硅元素含量

，存破点

在形态

；

2. SiO2晶体的结构特点

。

观看视频《硅密》

了解硅材料的使用和认识历史，初步了解SiO2的性质，同时对比东西方的强弱变化对比，激发为伟大中华复兴做贡献的愿望。

设问

人类是何时了解硅的存在，怎样了解二氧化硅材料的性质和用途的呢？

材料发展史

要解开谜团，首先要穿越时空，我们一起去了解一段鲜为人知的历史。了解人类对硅材料（主要是SiO2）的认识和使用历史。

过渡

“结构决定性质，性质决定用途”是化学的重要思想，

SiO2的立体网状结构稳定，它的性质如何呢？

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。了解了SiO2的使用历史，再结合生活，我们一起整理归纳。

思考与交流

【实物感知】

沙子、鹅卵石、（主要成分均为SiO2）、盛有盐酸的试剂瓶、盛有烧碱溶液的试剂瓶（玻璃中含SiO2）。

【思考】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）有石英镜片，体现哪方面性质？

（3）水晶、玛瑙可长久不腐，代代相传，体现什么性质？

（4）石英坩埚可用于盛放固体加热进行实验，体现何种性质？

【板书】二、SiO2的性质

1.物理性质：

2.化学稳定性：

实物感知，联系历史经验和自身生活体验，思考二氧化硅的性质。

各抒己见，交流发言，记录汇总

借助实物材料和材料科学史实，迅速归纳SiO2的性质

根据自己生活经验和从材料史获取的知识，结合自己理解，交流碰撞。

激疑

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？

设问

SiO2的这个性质与初中学过的那种物质的性质相似？

引导

【副板书】碳和硅原子结构示意图

根据原子结构相似，引导思考CO2与SiO2的性质相似，寻找共同点，做物质分类归纳。

讲解

【副板书】酸性氧化物

+ 碱

= 盐

+ 水。

同类物质性质之间有很多相似点，请类比CO2的方程式，推测SiO2的方程式，填写学案后查阅教材81页，订正。

激疑

分析碳和硅原子结构，强化酸性氧化物概念和联想CO2和SiO2的性质

分类法

类比CO2的化学性质，推测SiO2的化学性质，填写学案、订正。

物质分类法的应用，类比学习方法推测SiO2的化学性质，落实方程式过手

含有SiO2的玻璃试剂瓶能保存盐酸，能否保存氢氟酸？

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

引导

可以如何利用这种性质？

重点关注SiO2与氢氟酸【视频展示】利用氢氟酸腐蚀玻璃制作艺术玻反应的方程式

璃

Part 3

硅的世界——硅单质的制备

设问

从沙子到芯片视频中，我们了解到必须先将沙子化学提纯成可使用的原料级别的硅，再进一步提纯，最后制作芯片。那么如何从二氧化硅中制得硅单质呢？

回归找到教材81页最后一段

教材

【板书】三、硅单质制备

制粗硅：SiO2 + 2C 制纯硅：Si+2Cl2

SiCl4 + 2H2

小组讨论

阅读教材，勾画标记，了解硅单质的制备

挖掘教材，重视教材文本。

Si + 2CO

SiCl4(液态)

Si + 4HCl

交流讨论，展示

请各小组结合氧化还原反应知识，用双线桥分析这几个反应，指出氧化新旧知识联系，起到复习巩固作用

展示

剂、还原剂

自主阅读教材82页，了解硅单质性质

学习

启发

这是一种全新的物质，每一种新材料的出现，必然引发对其用途开发的研究热潮！

Part4

硅的世界——现在与未来

科学

了解硅胶相关的产品。

感知新材料的研发带来的丰富多彩的材简介

硅胶干燥剂、硅胶手环、硅胶面具、料世界

硅胶皮肤蜡像、（硅胶美容等）。

提问现代社会，如果没有没有网络，必然引发让现代都市人很苦恼，人类能够进入思考

互联网时代，离不开一根细细的光纤。

【图片展示】光纤

光纤的主要成分是纯净的SiO2，利用光纤进行通信，离不开一个人的努力，一起了解这个伟大的人物。

光纤【微课】揭秘光纤研究历史

发展历史简介

结合切身经历，感受光纤通信带来的便利，体会光纤的重要性

拓宽视野，引发共鸣

启发

另一方面，对于现有材料新用途的研究也在如火如荼地进行着，人类探索的脚步永不止步！

从生活实际出发，引发对已有材料的新的认识和思考

感悟科学研究需要“敢想、敢做、敢坚持”的科学品质

科学研究情感教育

回应人类历尽艰辛，发现了硅元素的存在，在广泛存在的沙子中提取了硅单质，利用现代工艺制造了计开篇

算机芯片，实现了“从沙子到芯片”的转变；又制备了纯净的SiO2，开创性地把光纤应用于通信领域，实现了“从沙滩到用户”的梦想，人类进入了互联网时代。

硅材料研究热点简介

人类对硅单质的研究热情正如日中天；存贮信息，能量转变，不仅改变着计算机技术，也在改变着能源结构，更为航天器插上了遨游太空的翅膀，实现了人类探索宇宙的永恒梦想。

了解单质硅在高科技领域做出的卓越贡献

了解新进展，巩固对硅是无机非金属材料主角的认识

激趣

从沙子到芯片，硅推动了世界发展，丰富了材料生活。而人自身的发展几个世纪却没有突破，从芯片到人体，硅又能帮助人类实现何种突破呢？

启迪【高锟名言】科学家要敢于幻想、敢思维

于向前看。

观看视频《从芯片到人体》

引发科学猜想，拓感悟硅芯片的神奇和设想的伟大，提出宽视野，激发探索自己的“幻想”，拓宽思维。比如：

欲望

（1）人体内引入硅元素，改造身体强度；

（2）体内植入芯片，改变知识传承方式；

（3）能源新方向-硅能源

……

情感

硅材料正在从沙中崛起，为人类实现曾经的科学幻想提供了提供了无限可能！它是当之无愧的主激励

角！

引发经历了辉煌与低潮的中国，也迎来了实现伟大中国梦的契机，让我们共同努力，脚踏实地、仰望共鸣

星空，为中华之崛起而奋斗！

◆【板书设计】

二氧化硅与信息材料

一、Si的存在和SiO2的结构

1.硅：化合态、主要以二氧化硅、硅酸盐形式

2.二氧化硅：正四面体

立体网状结构

二、二氧化硅的性质

1. SiO2的物理性质：难溶、熔点高、硬度大、良好光学性质

2. SiO2的化学稳定性：稳定性好

酸性氧化物

+ 碱

= 盐

+ 水

三、硅单质制备

制粗硅：SiO2 + 2C 制纯硅：Si+2Cl2

SiCl4 + 2H2

Si + 2CO

SiCl4(液态)

Si + 4HCl

四、硅材料的现在与未来

◆【课后反思】（略）

◆【课后作业】学案中巩固训练

个人简介：

张美芳，女，中学一级教师，苏州大学教育硕士，丹阳市“朱万喜生本名教师工作室”成员，在省级以上杂志上发表高中化学论文5篇。