化学必修一第四章硅和二氧化硅的教案

化学必修一第四章硅和二氧化硅的教案一、教学目标1.知识与技能目标了解硅和二氧化硅的存在形式、结构特点。掌握硅和二氧化硅的主要性质，理解硅酸钠的性质及用途。能够运用硅和二氧化硅的性质解释一些实际问题。2.过程与方法目标通过对硅和二氧化硅结构、性质的学习，培养学生的抽象思维和逻辑推理能力。通过实验探究，提高学生的观察能力、动手能力和分析问题的能力。引导学生运用对比、归纳等方法，自主构建知识体系，培养学生的学习方法和能力。3.情感态度与价值观目标通过介绍硅及其化合物在生产、生活中的广泛应用，让学生体会化学与生活的紧密联系，激发学生学习化学的兴趣。通过了解我国在硅材料领域的成就，培养学生的民族自豪感和爱国主义情感。培养学生严谨的科学态度和勇于探索的精神。二、教学重难点1.教学重点硅和二氧化硅的性质。硅酸钠的性质及用途。2.教学难点硅和二氧化硅的结构与性质的关系。硅酸的制备及性质。三、教学方法讲授法、实验探究法、讨论法、多媒体辅助教学法四、教学过程（一）导入新课（3分钟）【展示】展示计算机芯片、光导纤维、水晶饰品、玻璃等实物或图片。【提问】这些物品都与我们今天要学习的一种元素有关，大家知道是什么元素吗？【学生回答】硅【引入】硅是一种重要的元素，在现代科技和生活中有着广泛的应用。本节课我们就来深入学习硅和二氧化硅。（二）硅（12分钟）1.硅的存在【讲解】硅在地壳中的含量居第二位，仅次于氧。硅在自然界中主要以熔点很高的氧化物及硅酸盐的形式存在，没有游离态的硅。【展示】展示硅的氧化物和硅酸盐的图片，如石英、水晶、玛瑙、黏土、云母、长石等。2.硅的原子结构【讲解】画出硅的原子结构示意图，分析其最外层电子数为4，既不易失去电子，也不易得到电子，化学性质不活泼。3.硅的物理性质【展示】展示硅的晶体模型和实物，让学生观察。【讲解】硅是带有金属光泽的灰黑色固体，熔点高、硬度大、有脆性，导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。4.硅的化学性质【讲解】常温下，硅的化学性质不活泼，除氟气、氢氟酸和强碱外，硅不与其他物质发生反应。【板书】（1）与氟气反应：Si+2F₂=SiF₄（2）与氢氟酸反应：Si+4HF=SiF₄↑+2H₂↑（3）与强碱反应：Si+2NaOH+H₂O=Na₂SiO₃+2H₂↑【讲解】加热时，硅能与氧气、氯气等反应。【板书】与氧气反应：Si+O₂==△==SiO₂（三）二氧化硅（15分钟）1.二氧化硅的存在与结构【讲解】二氧化硅广泛存在于自然界中，如石英、水晶、玛瑙的主要成分都是二氧化硅。二氧化硅是由硅原子和氧原子通过共价键形成的立体网状结构的原子晶体，每个硅原子周围结合4个氧原子，每个氧原子周围结合2个硅原子。【展示】展示二氧化硅的晶体结构模型，让学生观察并理解其结构特点。2.二氧化硅的物理性质【讲解】二氧化硅是坚硬难熔的固体，不溶于水，纯净的二氧化硅晶体无色透明。3.二氧化硅的化学性质【讲解】二氧化硅化学性质很稳定，不与水、酸（除氢氟酸外）发生反应，但能与碱性氧化物、强碱等反应。【板书】（1）与碱性氧化物反应：SiO₂+CaO==高温==CaSiO₃（2）与强碱反应：SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O【强调】盛放碱性溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，因为玻璃中的二氧化硅会与碱反应生成硅酸钠，硅酸钠有黏性，会使瓶塞和瓶口黏在一起。【讲解】二氧化硅能与氢氟酸发生特殊反应。【板书】与氢氟酸反应：SiO₂+4HF=SiF₄↑+2H₂O【拓展】氢氟酸可用于雕刻玻璃，反应的化学方程式为：SiO₂+4HF=SiF₄↑+2H₂O。（四）硅酸（10分钟）1.硅酸的制备【演示实验】在试管中加入35mL饱和硅酸钠溶液，滴入12滴酚酞溶液，再用胶头滴管逐滴加入稀盐酸，边加边振荡，至溶液红色变浅并接近消失时停止。【现象】有透明的硅酸凝胶产生。【讲解】硅酸钠溶液呈碱性，滴入酚酞变红，加入盐酸后发生反应：Na₂SiO₃+2HCl=H₂SiO₃（胶体）+2NaCl，随着反应进行，溶液碱性减弱，红色变浅。硅酸凝胶经干燥脱水后得到硅胶，硅胶多孔，吸附水分能力强，常用作干燥剂和催化剂的载体。【板书】Na₂SiO₃+2HCl=H₂SiO₃（胶体）+2NaCl2.硅酸的性质【讲解】硅酸是一种不溶于水的白色胶状物质，酸性比碳酸弱。【板书】酸性：H₂SiO₃＜H₂CO₃【实验探究】向盛有少量Na₂SiO₃溶液的试管中通入CO₂。【现象】溶液变浑浊。【讲解】发生反应：Na₂SiO₃+CO₂+H₂O=H₂SiO₃↓+Na₂CO₃，说明碳酸酸性强于硅酸。（五）硅酸钠（8分钟）1.硅酸钠的性质【讲解】硅酸钠是一种白色固体，易溶于水，其水溶液俗称水玻璃，具有黏性。【板书】物理性质：白色固体，易溶于水【讲解】水玻璃能与酸反应，如刚才制备硅酸的反应：Na₂SiO₃+2HCl=H₂SiO₃（胶体）+2NaCl。【板书】化学性质：能与酸反应【讲解】水玻璃还能作黏合剂、防腐剂、耐火材料等。2.硅酸钠的用途【展示】展示用硅酸钠溶液浸泡过的木材、织物等，介绍其防火、防腐性能。【讲解】在建筑工业上，可用水玻璃与氯化钙溶液混合，制成速凝防水剂；在纺织工业中，水玻璃可用于织物防火剂等。（六）课堂小结（3分钟）【引导】请同学们回顾本节课所学内容，总结硅和二氧化硅的存在、结构、性质及用途，硅酸和硅酸钠的相关知识。【学生回答】教师进行补充和完善，形成如下知识框架：1.硅存在：以氧化物及硅酸盐形式存在原子结构：最外层4个电子物理性质：灰黑色固体，半导体化学性质：常温下与氟气、氢氟酸、强碱反应，加热与氧气反应2.二氧化硅存在与结构：立体网状结构原子晶体物理性质：坚硬难熔固体，不溶于水化学性质：与碱性氧化物、强碱、氢氟酸反应3.硅酸制备：Na₂SiO₃+2HCl=H₂SiO₃（胶体）+2NaCl性质：不溶于水，酸性比碳酸弱4.硅酸钠性质：白色固体，易溶于水，水溶液有黏性，能与酸反应用途：黏合剂、防腐剂、耐火材料等（七）课堂练习（7分钟）【投影展示】1.下列关于硅的说法不正确的是（）A.硅是非金属元素，但它的单质是灰黑色有金属光泽的固体B.硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料C.硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应D.加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应2.下列物质中，主要成分不是SiO₂的是（）A.石英B.水晶C.玛瑙D.硅石3.能证明碳酸的酸性比硅酸强的事实是（）A.CO₂溶于水生成碳酸，SiO₂不溶于水也不能与水直接反应生成硅酸B.在高温条件下，SiO₂和Na₂CO₃能发生反应：SiO₂+Na₂CO₃==高温==Na₂SiO₃+CO₂↑C.SiO₂的熔点比CO₂的熔点高D.CO₂通入Na₂SiO₃稀溶液中，生成白色胶状沉淀，所发生反应的化学方程式为：Na₂SiO₃+CO₂+H₂O=H₂SiO₃↓+Na₂CO₃4.下列关于硅酸钠的说法正确的是（）A.硅酸钠的水溶液俗称水玻璃，是一种纯净物B.硅酸钠溶液不能保存在带玻璃塞的试剂瓶中C.硅酸钠溶液与盐酸反应的离子方程式为：SiO₃²⁻+2H⁺=H₂SiO₃↓D.硅酸钠是一种盐，其水溶液显酸性【学生练习】教师巡视，及时纠正学生的错误。（八）布置作业（2分钟）1.书面作业：教材P81习题1、2、3、4。2.拓展作业：查阅资料，了解硅及其化合物在新能源、信息技术等领域的其他应用，并撰写一篇短文介绍。五、教学反思通过本节课的教学，学生对硅和二氧化硅的知识有了较为系统的了解。在教学过程中，通过实物