2024年高中化学 第四章 第1节 无机非金属材料-硅教案 新人教版必修1

2024年高中化学第四章第1节无机非金属材料—硅教案新人教版必修1授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间教学内容本节课的教学内容来自2024年高中化学第四章第1节《无机非金属材料—硅》，主要涉及新人教版必修1教材。本节课的核心内容将围绕硅及其化合物的性质、用途以及与其它元素化合物的关系展开。具体包括以下几个方面：

1.硅的基本性质：原子结构、电子排布以及其对硅的化学性质的影响。

2.硅的氧化物：二氧化硅的制备、性质以及与硅酸盐的关系。

3.硅酸盐材料：玻璃、水泥和陶瓷的主要成分及其应用。

4.硅的卤化物：硅烷、硅卤化物的结构与性质。

5.硅在现代科技中的应用：半导体材料、太阳能电池等。核心素养目标本节课旨在通过学习无机非金属材料—硅的相关知识，培养学生的科学探究与创新意识，提高证据推理与模型认知能力，强化宏观辨识与微观探析，以及促进科学态度、科学思维和科学情感的发展。具体目标如下：

1.学生能够通过对硅及其化合物的学习，理解并掌握物质的结构与性质之间的关系，培养宏观辨识与微观探析的核心素养。

2.学生能够运用化学知识解释硅及其化合物的性质和用途，提高科学解释和论证的能力。

3.学生能够在探究活动中，发展科学探究能力和创新意识，培养团队合作和问题解决的能力。

4.学生能够通过学习硅及其化合物的性质和用途，理解化学与生活的联系，增强科学态度和社会责任意识。教学难点与重点1.教学重点

（1）硅的基本性质：原子结构、电子排布以及其对硅的化学性质的影响。

以硅的原子结构为例，硅原子的电子排布为2,8,4，其最外层4个电子使其具有一定的化学活性。教师可以通过图片或模型展示硅原子的结构，帮助学生理解硅的化学性质。

（2）硅的氧化物：二氧化硅的制备、性质以及与硅酸盐的关系。

以二氧化硅的制备为例，教师可以讲解硅石与碳高温反应生成二氧化碳和硅的过程，同时强调反应条件及产物。此外，通过展示二氧化硅的物理性质（如透明、硬度大等），帮助学生理解其在自然界和工业中的应用。

（3）硅酸盐材料：玻璃、水泥和陶瓷的主要成分及其应用。

以玻璃为例，教师可以讲解石英砂、纯碱和长石高温熔融生成玻璃的过程，同时强调玻璃的主要成分及应用领域。

（4）硅的卤化物：硅烷、硅卤化物的结构与性质。

以硅烷为例，教师可以讲解硅烷的结构特点，如硅氢键的存在，以及其燃烧反应的化学方程式。通过展示硅烷的性质，如低沸点、易挥发等，帮助学生理解其在化学研究中的应用。

（5）硅在现代科技中的应用：半导体材料、太阳能电池等。

以半导体材料为例，教师可以讲解硅晶体管的工作原理，以及其在电子器件中的应用。同时，介绍太阳能电池的原理及硅在太阳能电池中的作用，强调硅在现代科技领域的重要性。

2.教学难点

（1）硅原子结构的理解：学生对于原子结构的概念可能较为陌生，需要教师通过图片、模型等方式进行讲解，帮助学生理解硅原子的电子排布及其对化学性质的影响。

（2）硅氧化物与硅酸盐关系的理解：学生可能对于硅氧化物和硅酸盐之间的转化关系较为困惑，教师可以通过举例、动画等方式讲解二氧化硅与硅酸盐的转化过程，帮助学生理解二者之间的关系。

（3）硅酸盐材料的制备原理：学生可能对于玻璃、水泥和陶瓷的制备原理较为模糊，教师可以通过讲解制备过程、反应条件等，帮助学生理解硅酸盐材料的制备原理。

（4）硅卤化物的结构与性质：学生可能对于硅卤化物的结构特点及其性质较为陌生，教师可以通过展示硅卤化物的结构模型、性质实验等，帮助学生理解硅卤化物的特点。

（5）硅在现代科技中的应用：学生可能对于硅在半导体材料、太阳能电池等领域的应用较为陌生，教师可以通过讲解工作原理、应用实例等，帮助学生理解硅在现代科技领域的重要性。教学方法与策略1.教学方法

（1）讲授法：在讲解硅的基本性质、硅的氧化物、硅酸盐材料、硅的卤化物以及硅在现代科技中的应用等内容时，教师可以通过讲授法向学生传授知识，引导学生理解硅及其化合物的性质和用途。

（2）案例研究法：教师可以选取具有代表性的硅酸盐材料（如玻璃、水泥和陶瓷）的案例，让学生通过研究案例，了解硅酸盐材料的制备原理、应用领域等。

（3）实验法：在讲解硅的氧化物、硅的卤化物等内容时，教师可以组织学生进行实验，让学生通过观察实验现象，加深对硅及其化合物性质的理解。

（4）项目导向学习法：教师可以引导学生分组进行项目研究，如研究硅在半导体材料、太阳能电池等领域的应用，让学生通过自主探究、合作学习，提高问题解决能力。

2.教学活动设计

（1）角色扮演：教师可以组织学生进行角色扮演，如让学生扮演硅酸盐材料制造商、半导体器件设计师等角色，让学生在角色扮演中了解硅及其化合物的用途和重要性。

（2）实验活动：教师可以设计硅酸盐材料制备实验，如玻璃吹制、陶瓷制作等，让学生亲自动手操作，提高学生的实践能力和创新能力。

（3）游戏设计：教师可以设计相关知识问答游戏，让学生在游戏中巩固硅及其化合物的性质和用途知识。

3.教学媒体和资源

（1）PPT：教师可以制作多媒体PPT，通过图文并茂的形式展示硅及其化合物的性质、用途等知识，提高学生的学习兴趣。

（2）视频：教师可以播放与硅及其化合物相关的实验操作视频，让学生更直观地了解实验过程和物质性质。

（3）在线工具：教师可以利用在线工具，如虚拟实验室等，让学生在线进行硅及其化合物的性质实验，提高学生的动手能力。

（4）课外阅读材料：教师可以推荐学生阅读与硅及其化合物相关的课外阅读材料，拓宽学生的知识视野。教学流程1.导入新课（5分钟）

教师通过展示硅及其化合物在日常生活和科技领域的应用实例，如手机芯片、玻璃窗户等，引发学生对硅及其化合物的兴趣。然后提出问题：“你们知道这些物品背后的共同成分是什么吗？”引导学生思考并猜测，激发学生学习新知识的欲望。

2.新课讲授（20分钟）

（1）硅的基本性质：教师介绍硅的原子结构、电子排布及其对硅的化学性质的影响。举例说明硅在自然界中的存在和提取方法。

（2）硅的氧化物：教师讲解二氧化硅的制备方法、性质及与硅酸盐的关系。以玻璃制造为例，介绍二氧化硅在工业中的应用。

（3）硅酸盐材料：教师阐述玻璃、水泥和陶瓷的主要成分及其制备原理。举例说明硅酸盐材料在建筑、电子等领域的应用。

3.实践活动（10分钟）

（1）实验演示：教师进行硅酸盐材料制备实验，如玻璃吹制，让学生直观地了解实验过程和物质性质。

（2）小组讨论：学生分组讨论硅及其化合物的用途和重要性，引导学生思考硅在现代科技领域的作用。

（3）案例分析：学生分组研究具有代表性的硅酸盐材料案例，了解硅酸盐材料的制备原理、应用领域等。

4.学生小组讨论（10分钟）

（1）硅在半导体材料中的应用：学生讨论硅晶体管的工作原理，了解硅在半导体器件中的重要性。

（2）硅在太阳能电池中的应用：学生探讨硅太阳能电池的原理及其在可再生能源领域的地位。

（3）硅氧化物与硅酸盐的关系：学生分析二氧化硅与硅酸盐之间的转化过程，加深对硅及其化合物性质的理解。

5.总结回顾（5分钟）

教师引导学生回顾本节课所学内容，总结硅及其化合物的性质、用途等关键知识点。强调硅在现代科技领域的重要性和应用前景。

总用时：40分钟。知识点梳理1.硅的基本性质

-硅的原子结构：硅原子的电子排布为2,8,4，其最外层4个电子使其具有一定的化学活性。

-硅的氧化物：硅与氧反应生成二氧化硅，二氧化硅是硅酸盐材料的主要成分之一。

-硅酸盐材料：玻璃、水泥和陶瓷是常见的硅酸盐材料，它们在日常生活和工业中有着广泛的应用。

2.硅的氧化物

-二氧化硅的制备：硅石与碳高温反应生成二氧化碳和硅。

-二氧化硅的性质：二氧化硅是一种透明、硬度大的物质，广泛应用于玻璃制造、光纤通信等领域。

-二氧化硅与硅酸盐的关系：二氧化硅是硅酸盐材料的主要成分之一，与硅酸盐有着密切的关系。

3.硅酸盐材料

-玻璃的制备：石英砂、纯碱和长石高温熔融生成玻璃。

-水泥的制备：石灰石和粘土烧结生成水泥。

-陶瓷的制备：粘土经过成型、干燥、烧结等工艺制成陶瓷。

4.硅的卤化物

-硅烷的结构与性质：硅烷是由硅和氢组成的化合物，具有低沸点、易挥发等性质。

-硅卤化物的结构与性质：硅卤化物是由硅和卤素组成的化合物，它们的结构和性质与硅烷相似。

5.硅在现代科技中的应用

-半导体材料：硅晶体管是半导体器件的核心组件，用于电子器件中的放大、开关等功能。

-太阳能电池：硅太阳能电池是利用硅的特性将太阳光转化为电能的设备，是可再生能源领域的重要应用。内容逻辑关系①硅原子的电子排布决定了其化学活性，硅的氧化物、硅酸盐材料、硅的卤化物等化合物都是基于硅原子的化学性质而形成的。

②硅的氧化物是硅酸盐材料的主要成分之一，例如二氧化硅在玻璃制造中的重要作用。

③硅酸盐材料包括玻璃、水泥和陶瓷，它们的制备原理和性质都与硅的氧化物密切相关。

2.硅的氧化物的性质与应用

①二氧化硅的制备方法、性质及与硅酸盐的关系，例如石英砂与碳高温反应生成二氧化碳和硅的过程。

②二氧化硅的物理性质，如透明、硬度大等，以及其在玻璃制造、光纤通信等领域的应用。

③二氧化硅与硅酸盐的转化过程，如二氧化硅与碱金属氧化物反应生成硅酸盐玻璃的原理。

3.硅酸盐材料的制备原理与应用

①玻璃的制备原理，如石英砂、纯碱和长石高温熔融生成玻璃的反应过程。

②水泥的制备原理，如石灰石和粘土烧结生成水泥的化学反应。

③陶瓷的制备原理，如粘土经过成型、干燥、烧结等工艺制成陶瓷的过程。

4.硅的卤化物的结构与性质

①硅烷的结构与性质，如低沸点、易挥发等特点，以及其在化学研究中的应用。

②硅卤化物的结构与性质，如硅卤化物是由硅和卤素组成的化合物，它们的结构和性质与硅烷相似。

5.硅在现代科技中的应用

①半导体材料，如硅晶体管在电子器件中的放大、开关等功能。

②太阳能电池，如硅太阳能电池利用硅的特性将太阳光转化为电能的原理和应用。

板书设计：

①硅的基本性质

-硅原子结构

-硅的氧化物

-硅酸盐材料

②硅的氧化物的性质与应用

-二氧化硅的制备

-二氧化硅的性质

-二氧化硅的应用

③硅酸盐材料的制备原理与应用

-玻璃的制备

-水泥的制备

-陶瓷的制备

④硅的卤化物的结构与性质

-硅烷的结构与性质

-硅卤化物的结构与性质

⑤硅在现代科技中的应用

-半导体材料

-太阳能电池课后作业1.硅原子的电子排布与化学性质的关系。

2.二氧化硅的制备方法及其在玻璃制造中的应用。

3.硅酸盐材料的制备原理及在建筑、电子等领域的应用。

4.硅烷的结构与性质，及其在化学研究中的应用。

5.硅太阳能电池的工作原理及其在可再生能源领域的地位。

例题及答案：

1.硅原子的电子排布为2,8,4，最外层4个电子使其具有一定的化学活性。

2.二氧化硅的制备方法：硅石与碳高温反应生成二氧化碳和硅。二氧化硅在玻璃制造中的应用：作为主要成分，用于制造透明、硬度大的玻璃。

3.硅酸盐材料的制备原理：玻璃的制备原理：石英砂、纯碱和长石高温熔融生成玻璃。水泥的制备原理：石灰石和粘土烧结生成水泥。陶