第三单元　含硅矿物与信息材料教学设计与反思

含硅矿物与信息材料复习教案

江苏省梅村高级中学 高松涛

教学目标：

（1）知识与技能：使学生了解硅在自然界中的存在形式，了解工业上以二氧化硅为原料生产高纯硅、硅酸钠等的原理。知道二氧化硅的物理和化学性质，了解硅、二氧化硅、硅酸盐材料在生产、生活中的应用。

（2）过程与方法：提升学生通过阅读获取新知的能力。帮助学生形成含硅物质间的转化关系并联系在生产中的应用。

（3）情感态度与价值观：通过硅胶实验，体验化学科学的乐趣，同时养成利用化学视角观察生活，应用化学知识指导生活的习惯。

教学重点：二氧化硅的性质，含硅物质间的相互转化及应用

教学难点：含硅物质间的相互转化及应用

教学模式：实验导学，讲练结合

教学过程：

师：这堂课我们复习《含硅矿物与信息材料》，在开始正式内容之前，我们先认识一种有趣的物质。请同学注意观察。

演示：变色硅胶吸水实验

师：在等待现象产生的过程中，我们先通过产品标签了解一下这种物质。这种物质叫做蓝色变色硅胶，用作干燥剂，可循环使用，严禁用于食品。

除了这种变色硅胶，生活中还有一种普通硅胶，我手中展示的就是一种食品包装中的硅胶干燥剂，通常为无色颗粒。现在，我们可以观察一下锥形瓶中的现象，蓝色颗粒已大多变成粉红色，说明已充分吸水，烘干后重新变成蓝色可重复使用。

为了进一步了解硅胶干燥剂，我上网查询了相关资料，请阅读资料卡1。

生：硅胶的主要成分是二氧化硅，工业上常用硅酸钠和硫酸反应制得硅酸凝胶再经干燥脱水制得硅胶。

师：下面，我们实验模拟硅酸凝胶的制备。

演示：制备硅酸凝胶

师：请写出实验中发生反应的化学方程式

生：Na2SiO3+H2SO4=H2SiO3↓+Na2SO4

师：上述反应说明硅酸是一种难溶弱酸，事实表明，硅酸的酸性比碳酸更弱。请完成自我挑战1。

生：锥形瓶中产生大量气泡，说明盐酸的酸性比碳酸强；一段时间后试管中产生白色胶状沉淀，说明碳酸的酸性比硅酸强。

CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O

Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3

师：上述装置的设计有何不足之处？如何改进？

生：通入硅酸钠溶液的CO2气体中含有HCl气体，试管中产生沉淀不能说明碳酸酸性比硅酸强。应该在装置间加一个盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶，除去CO2气体中的HCl。

师：非常好。那工业上又是如何生产硅酸钠的呢？请继续阅读资料卡2，并完成要求。

生：1、SiO2+Na2CO3==Na2SiO3+CO2↑

2、SiO2+2NaOH ==Na2SiO3+H2O 师：硅酸钠俗名泡花碱，说明它的水溶液呈碱性，如何验证？

生：酚酞试液或pH试纸。

演示：硅酸钠溶液碱性验证

师：硅酸钠是最简单的硅酸盐之一，也是少数可溶于水的硅酸盐。其水溶液俗称“水玻璃”，有哪些应用？

生：黏合剂，木材防腐阻燃剂

师：我这里有两根木条，一根用水玻璃浸泡后晾干，另一根未做处理。我们同时用酒精灯点燃，比较差异。

演示：水玻璃的阻燃作用

师：除了硅酸钠有着重要应用，我们生活中也存在着多种以硅酸盐为主要成分的材料，统称传统硅酸盐材料，我们通过下表，对它们进行小结。

生：完成水泥、玻璃、陶瓷的回顾。

师：由于硅酸盐较复杂，常用氧化物的形式表示其组成。请完成自我挑战2。

师：二氧化硅是硅元素在自然界一种常见的存在形式，也是很多含硅物质生产的原料。天然二氧化硅存在于哪些物质中？

生：水晶、石英、沙子、玛瑙、硅藻土等。

师：请同桌两位同学合作完成二氧化硅化学性质小结。

学生代表发言，相互交流完善。

师：由于二氧化硅特殊的结构，具有硬度大、熔沸点高的特点。二氧化硅性质稳定，不与水、酸（氢氟酸除外）发生反应。一定条件下，能与碱、碱性氧化物反应。这些都表面二氧化硅是一种酸性氧化物，但与大多数酸性氧化物不同，二氧化硅不溶于水也不与水反应。

二氧化硅能与氢氟酸反应生产SiF4和H2O。以上反应对实验室试剂保存有何指导意义？

生：碱液及水玻璃的保存必须使用橡胶塞，而氢氟酸不能保存在玻璃瓶中。

师：除了生产硅酸钠和硅胶，二氧化硅还有哪些用途？

生：二氧化硅还能用于生产光学镜片、石英坩埚、光导纤维、玻璃以及高纯硅等。

师：非常好。光纤除了用于传输信息，还可用于生产内窥镜如胃镜等。

师：为什么工业上常以石英为原料进行有关生产？而不选水晶或沙子？

生：水晶储量少，成本高。沙子的主要成分也是二氧化硅，但含有较多杂质。

师：对，所以沙子常作建筑材料。可是，现在科学家提出的新设想将可能改变这一现状。请阅读完成自我挑战3。

师：经上述原理生产的高纯硅有哪些用途？

生：制造太阳能电池，作半导体材料生产集成电路。

师：集成电路和光导纤维的出现，引领人类实现从电气时代到信息时代的跨越。到这里，我们回顾了几种重要的含硅物质，了解了他们的应用和相互转化。通过这堂课的复习，你有何体会？

师：利用化学视角观察生活，我们会发现更多化学在生活中的应用；应用化学知识指导生活，我们的生活将更健康、美好。

教学反思：

含硅矿物与信息材料的内容与生活生产实际密切联系，但是对硅及其化合物间的相互转化及物质性质的掌握要求不是很高。学生在学习这部分知识后，普遍反映识记的内容多，但知识间的联系不是非常紧密。因此，如何在复习过程中形成主线，将相关知识交叉联系成为设计中的最大难题。

本节课从生活中常见的硅胶干燥剂引入，引导鼓励学生利用化学视角观察生活，既扩大学生知识面，又避免了重复教材内容的枯燥。同时利用资料卡的形式，将学生所学知识以一种新的情境呈现，既回顾了旧知，又将问题自然引导至硅酸及硅酸盐，最终形成以二氧化硅为中心的物质转化。

在授课过程中，通过实物展示，实验演示等手段，将物质的性质和应用具体化形象化。例题也通过情境的设置紧紧围绕课堂主线，不仅是知识的简单再现，跟注重方法和能力的训练和培养。

但是在具体实施过程中，还是存在一些问题。比如时间的把握，前松后紧；实验效果不尽如人意，课前的准备工作还不够充分；对课件的熟悉程度还不够等。在今后的教学过程中，还需要在很多细节上不断磨练自己，以使课堂教学更上一层楼。