硅的教学设计

1、陕西理工学院化工学院 左朵香一、 教材分析本节内容来自人民教育出版社出版的普通高中课程标准实验教科书化学必修1第四章第一节。本节包括二氧化硅和硅酸、硅单质两个部分，是高中化学的一个重要组成部分。硅及其化合物在国民经济、材料科学和信息技术等领域应用前景十分广泛。硅作为非金属的开篇，安排在“金属及其化合物”之后，既是常见无机物及其性质等知识的延续，也是学习非金属及其化合物的基础，而且还是在生活中经常接触、需要了解和应用的化学常识。这也为以后学习“物质结构与性质”、分析物质的空间结构打下基础。本节还巩固了氧化还原反应等基本知识的作用。在前一章的基础上，进一步介绍元素化合物知识和研究方法，为元素族概念

2、的形成、元素性质的递变规律、元素周期表的形成积累了感性材料。二、 学情分析本节课的教学对象是高一的学生，经过高中化学前三章内容的学习，他们具备了基本的实验技能，和有关离子反应和氧化还原反应的基础知识，具有了一定的分析能力和探究意识，有强烈的好奇心和求知欲。在学习了金属及其化合物之后，掌握了一些基本知识。本节多数内容属于了解层次，行文浅显易读，部分段落学生可阅读自学、仔细了解、领悟有关知识的内涵，培养学生的自学能力。学生搜集并观察身边及生活环境中的石英、砂石、水晶、各种含硅矿物、粘土等实物，分析比较其性状（硬度、色泽）等物理性质的异同，训练学生的观察能力等。三、教学目标1、知识与技能：在学习碳族

3、元素知识的基础上，进一步认识硅及其氧化物的晶体结构、性质和用途。认识硅、二氧化硅在生产、信息技术、材料科学等领域的应用。2、过程与方法：通过联系碳的相关知识来学习硅的新知识，有助于培养学生对新旧知识进行归纳比较的逻辑思维能力；通过晶体的结构，培养学生的空间想像能力。把握“位构性”三者关系，掌握元素及化合物一类知识的学习方法。3、情感态度与价值观：介绍当代国内外的新技术、新成果，在大量的直观感性材料的陪衬下，使化学学习不再枯燥乏味而是生动有趣，有助于帮助学生开阔眼界，提高科技文化素养。了解更多的现代相关科学理论与技术。能灵活运用对立统一的辩证唯物主义观点，分析、解释元素化合物知识的有关内容。&#

4、160; 认识化学在材料科学中的重要地位，了解中华民族的传统文化，激发学习化学的兴趣。四、教学重点和难点1教学重点：晶体类型与晶体主要物理性质的关系；硅元素性质；培养空间想像能力，能把平面图想像成空间结构，又能把空间结构表示在平面图上；二氧化碳和二氧化硅的性质比较；硅单质及其氧化物的用途。2教学难点：二氧化硅的空间结构；二氧化硅的结构和化学性质；五教学过程教学过程教师活动学生活动摆动着双叶的“苹果花” 创设情境【讲述设问】近年来，温馨可爱的“苹果花”成为人们放在案头上，汽车内的时尚饰品，你看，面片绿色厚润的叶片和中心花朵会不停地欢快摆动，趣味十足，是什么为“苹果花”提供了源源不断的动

5、力呢？【展示实物】“苹果花”看到生活中常见到的饰品很兴奋。积极思考为什么“苹果花”会动？【介绍说明】此即为硅太阳能电池，它设有 IC 接收口，采光度极强，利用弱光型太阳能电池的供电原理，只要一点点光，花儿就能开放。以太阳能为动力的设计除了让它实用外，更显环保，而且没有动力不足的后顾之忧，助我们拥有一份好心情。【展示硅太阳能的图片】认真听老师分析。化学史进一步推进课堂【讲述】1810年瑞典人贝采利乌斯在加热石英砂、炭和铁时，得到一种金属，根据拉丁文silex（燧石）命名为silicon。当时得到实际的是硅铁，1824年分离出硅，定为元素。至1854年法国人德维尔用混合物氯化物熔盐电解法制得晶体硅

6、；以后，得到纯度超过99%的纯硅；更后，美国杜邦公司用锌还原四氯化硅得到纯度超过99.97%的针状硅。 了解硅的发现史，体会科学家发现硅的艰难历程，激发科研精神。【设问】你能否举出在现代社会中含硅元素的无机非金属材料吗？含硅元素的无机非金属材料有用于制造电脑的半导体材料如晶体管、集成电路，用于信息传递的光导纤。维玻璃、水泥以及超导材料等。讲解【讲解】能源、材料、信息，是文明的三大支柱。而能源问题的解决和信息社会飞速发展的前提是能源材料、信息材料的突破。硅在现代电子，航空航天，敏感材料，超导材料中起着十分重要的作用。我们正努力夺回世界材料科学的领先地位，再创中国材料科学的辉煌。领会信息材料的科学

7、魅力。【过渡】硅及其化合物与我们的生活如此密切，用途如此广泛，让我们一起来学习硅及其化合物许多未知的性质。【板书】第四章 非金属及其化合物 第一节 无机非金属材料的主角硅图片展示【展示图片】硅在地壳中的含量【讲述】初中我们了解到，硅在地壳中的含量为26.3%，仅次于氧，硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤，约占地壳质量的90%以上。在无机非金属材料中，硅一直扮演着主要的角色。【展示图片】硅的广泛存在让学生充分认识到硅这个元素的存在，从思想中有个深刻的认识投影【指导阅读】阅读课本74页第一段及第77页，第一、二、三、四自然段。思考：硅在自然界中的存在形式。带着问题阅读书本相关内

8、容。【板书】硅在自然界中的存在形式【投影】在自然界中，没有游离态的硅，只有以化合态存在的硅。阅读后归纳：在自然界中无单质形式存在的硅，只有化合态硅。硅是构成矿物和岩石的主要元素。【讲述】我们从化学史了解人类真正认识硅元素是在1823年由瑞典化学家贝采利乌斯用金属钾还原四氟化硅时获得单质硅的。图片展示【展示图片】硅晶体的样品硅单质观看照片【设问】请同学描述一下单质硅的色态？及相关物理性质。【板书】硅的物理性质【投影】1）晶体硅是灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体2）熔、沸点高，硬度大3）晶体硅是良好的半导体【指导阅读】请同学们翻到课后元素周期表，找到我们的硅元素。请同学们写出硅的原子结构示意图。【

9、板书】硅晶体的结构【投影】硅的原子结构。【投影】硅晶体结构平面图及金刚石的结构硅是灰黑色有金属光泽的固体。熔点高、硬度大、有脆性。书写硅的原子结构示意图。【叙述】硅原子和碳原子的最外电子层均有4个，两者既相似又不同。硅与碳一样，其原子既不易失去也不易得到电子，主要形成四价的化合物，碳是构成有机物的主要元素，而硅是构成岩石与许多矿物的基本元素。【设问】那他们之间有着怎样的区别与联系了？【指导阅读】请同学们结合图片阅读书本74页，归纳有关二氧化硅的物理性质。 【板书】二氧化硅的物理性质硬度大、熔点高、不溶于水，纯净的SiO2晶体是无色透明的。【投影比较二氧化碳与二氧化硅】带着问题阅读书上相关内容归

10、纳二氧化硅的物理性质。思考二氧化碳与二氧化硅的性质及区别。【设问】请同学们回忆二氧化碳有着怎样的结构？【展示图片】二氧化碳分子晶体的结构二氧化碳的结构【讲解】二氧化碳是一种正四面体结构，碳原子处于四面体的顶角，一个氧原子通过氧碳共价键与两个碳原子相连，形成空间网状的连续相叠的正四面体。二氧化碳分子晶体为直线型分子组成，以碳原子排列在立方晶胞的顶点和面心位置上，形成了以分子的中心作立方密堆积排列。【过渡】二氧化硅的结构又如何了？请同学们阅读书本74页，关于二氧化硅的结构。【板书】二氧化硅晶体的结构【讲解】二氧化硅有多种晶形，其基本结构单元为如图所示的四面体，每个硅周围结合4个氧，硅在中心，氧在4

11、个顶角；许多这样的四面体又通过顶角的氧相连，每个氧为两个四面体所共有，即每个氧与2个硅相结合。实际上，二氧化硅晶体是由硅和氧按1：2的比列所组成的立体网状结构的晶体。因此，通常用sio2来表示二氧化硅的组成。【展示图片】二氧化硅的空间结构和平面结构【讲解】结构决定性质，二氧化碳是分子组成的，一个分子由两个氧原子与一个碳原子结合形成，二氧化碳分子一个个通过分子键结合，常温时为气体分子，由范德华力相互影响。二氧化硅是一个硅原子与周围四个氧原子相连，一个氧原子与周围两个硅原子结合，相互连接，成为一个整体没有分子，硅氧之间为原子键结合。【投影】二氧化碳为分子晶体，二氧化硅为原子晶体。【过渡】物质的结构

12、决定着物质的性质，在了解了二氧化硅的结构的同时我们看它有着怎样的性质。【板书】二氧化硅的化学性质1.图片展示 （雕刻精美的玻璃制品）（设问）玻璃上的花纹是如何雕刻上去的？【板书】SiO2 4HF =SiF42H2O（此反应常用于雕刻玻璃）二氧化碳是一种正四面体结构，碳原子处于四面体的顶角，一个氧原过氧碳共价键与两个碳原子相连，形成空间网状的连续相叠的正四面体。二氧化碳分子晶体为直线型分子组成，以碳原子排列在立方晶胞的顶点和面心位置上，形成了以分子的中心作立方密堆积排列。通过对二氧化碳空间结构的回忆为掌握二氧化硅的结构打下基础。阅读教材，理解二氧化硅的结构为四面体。通过图片及视频对二氧化硅的空间

13、及平面结构有个更清晰的认识。认真观察，听讲。学生通过从此图片联想到生活，对此现象产生好奇有利于学生在课堂上思考问题达到循循善诱的效果。投影【展示图片】实验室盛装氢氧化钠溶液的试剂瓶。【设问】为什么实验室盛装氢氧化钠溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？【追问】写出化学反应方程式【投影】SiO2+2NaOH = Na2SiO3 +H2O【讲解】SiO2酸性氧化物，能与碱起反应，容易使瓶塞和瓶颈粘在一起而不能打开，所以实验室盛装氢氧化钠溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞。通过二氧化碳与二氧化硅的比较，对二氧化硅的化学性质掌握得更牢固，同时再次复习二氧化碳的化学性质。结论：从上表可以看出，二氧化硅能与碱反

14、应生成相应的盐和水。二氧化硅能与氢氟酸发生反应【板书】二氧化硅的用途。【指导阅读】二氧化硅的用途【分组讨论】分为几个组，讨论二氧化硅的主要用途。【提问】二氧化硅及硅有哪些用途？【投影】二氧化硅的用途高纯的单晶硅是重要的半导体材料金属陶瓷、宇宙航行的重要材料石英光导纤维【讲解】由石英玻璃制成的纤维。光导纤维的芯是石英玻璃纤维，外部包覆一层含硼、氟的材料或其他聚合物。石英玻璃的折射率为1.458，而皮层材料的折射率较小。光通过光导纤维的皮、芯层界面上多次全反射而传输。可实现多路、长距离传输光电信号。用于光通讯和光数据传输。【投影】小结：在自然界的存在形式2.二氧化硅的化学性质：不溶与水的酸酐1.与氢氟酸反应SiO2 4HF =SiF42H2OSiO2+2NaOH = Na2SiO3 + H2O观看图片玻璃塞的主要成份为二氧化硅，二氧化硅要与氢氧化钠反应。书写二氧化硅与氢氧化钠反应的化学反应方程式。学生观看视频，自己总结。六、