人教版 (新课标)必修1第一节 无机非金属材料的主角--硅教学设计及反思

第一节无机非金属材料的主角——硅

一、教材分析硅及其化合物在材料科学和信息技术等领域有广泛的用途，在半导体、计算机、建筑、通讯以及宇宙航行、卫星等方面大显身手，因此它们的应用前景十分广阔；硅酸盐工业在经济建设和日常生活中有着非常重要的地位。因此选取硅作为非金属的开篇。

从知识体系来看，它由二氧化硅、硅酸盐以及硅单质三部分完成。从内容安排来看，三部分知识都强调先让学生根据身边的例子和书本大量的彩图感性认识相关的性质，作出猜测，然后通过实验或例子得出性质，有利于吸引学生的兴趣和接受新的知识。

二、教学目标

1.知识目标。

认识硅的性质和用途，了解二氧化硅和硅酸盐的性质，知道生活中的二氧化硅制品和硅酸盐制品。

2.能力目标。

通过搜索资料对光纤电缆和普通电缆性能的比较，培养学生对资料的搜索能力。通过碳和硅、二氧化碳和二氧化硅性质的对比，培养学生对知识的迁移和类比能力。

3.情感目标。

通过人类居所变迁图片和我国制陶史的介绍，增强同学们热爱科学、热爱祖国的情感；通过课堂5分钟演讲，增强每位学生的责任感和参与意识，在共享知识、信息的同时，感受成功的快乐。

三、教学重点与难点

重点：二氧化硅的性质。

难点：硅酸盐的丰富性和多样性。

四、课时安排

2课时。

五、教学方法

自主学习、教学点拨、归纳对比、实验探究、演讲讨论。

六、教学思路教学思路流程图

七、教学过程

［第一课时 ］

［引言］(图片显示)在高新科技中硅用来作计算机芯片，石英可以用来加工成绚丽夺目的装饰品，万丈高楼离不开硅酸盐。硅及其化合物在生活、生产中有着重要的用途。这一节课的任务是学习硅以及硅的化合物。

［板书］第一节无机非金属材料的主角——硅

［自学辅导、教学点拨］阅读课本第62页、68页，对比已学过的碳的物理性质，总结硅的物理性质和用途。

［学生讨论、汇报］学生讨论、填写后汇报讨论结果。

［板书］一、硅的物理性质(与碳比较)

［屏幕显示］总结、评价学生的回答。硅的性质、用途(与碳比较)碳(C)硅(Si)晶体的物理性质金刚石、石墨的物理性质描述。颜色、熔点、硬度、导电性。周期表中的位置IVA族。IVA族，在碳元素的正下方。最外层电子、化合价4个电子，化合价较多。4个电子，常显＋4价，如SiO2。自然界中的存在金刚石、石墨、煤炭中都含有单质碳。有亲氧性，以硅酸盐或氧化物形式存在。用途金刚石用作装饰品，石墨作电极，等等。半导体材料，如晶体管、芯片等。

［图片展示］(结合图片讲述)硅的重要性质——半导体性的应用，另外，硅还是太阳能转换为电能的理想材料。如集成电路、计算机芯片等以及太阳能电池板都用到硅。

［过渡］硅的最外层电子虽然为4，但在自然界中却找不到单质硅，这是由于硅具有亲氧性，自然界中的硅元素是以二氧化硅和硅酸盐的形式存在。

［板书］二、二氧化硅的性质

［屏幕显示］展示二氧化硅的平面结构和空间结构。

二氧化硅平面结构二氧化硅空间结构

［引导］请观察二氧化硅的平面结构和空间结构，结合书本第64页图4-5，猜测二氧化硅具有哪些物理性质和化学性质？

［学生讨论］四位同学一组讨论，然后请两位同学汇报讨论结果。

［分析引导］观察二氧化硅的空间结构示意图，与埃菲尔铁塔(或金刚石的结构)很相似，猜测二氧化硅很坚硬，在通常情况下化学性质很稳定，实验室里石英坩埚用来作高温反应仪器，也正是证明了这一点猜测。

［设疑］究竟SiO2具有怎样的化学性质呢？我们再留意以下一些身边的例子。沙滩上的沙子含有石英，实验室用玻璃瓶盛装试剂，但装NaOH溶液的试剂瓶瓶塞却不是玻璃塞……你能从这些例子中概括SiO2的化学性质吗？

［学生讨论］对比二氧化碳的化学性质，总结、概括二氧化硅的化学性质。

［屏幕显示］CO2和SiO2化学性质的比较

(1)二氧化碳(CO2)二氧化硅(SiO2)与水反应：CO2＋H2O==H2CO3；SiO2与水不反应。

(2)CO2与酸反应不反应，　　　SiO2＋4HF==SiF4↑＋2H2O

(3)与碱反应CO2＋2NaOH==Na2CO3＋H2O   SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O

(4)与碱性氧化物反应CO2＋CaO==CaCO3

 SiO2＋CaO==CaSiO3

用途作干冰、灭火、制汽水、制碱。水晶、玛瑙饰物，光学仪器，光导纤维。

［设疑］为什么实验室不用玻璃试剂瓶盛装HF酸？装氢氧化钠的试剂瓶瓶塞不能用磨砂玻璃塞，而用橡胶塞？

［学生回答］（略）

［分析］实验室不用玻璃试剂瓶盛装HF酸，因为玻璃的主要成分是二氧化硅，氢氟酸与二氧化硅反应：SiO2＋4HF==SiF4↑＋2H2O；装氢氧化钠的试剂瓶瓶塞不能用磨砂玻璃塞，因为玻璃的主要成分二氧化硅易与碱液反应生成对应的硅酸盐，将瓶盖黏合。

［屏幕显示］展示二氧化硅的用途的图片。

［表达与交流］用二氧化硅作为光导纤维与一般的普通光缆比较，有哪些优点呢？

［学生交流、汇报］交流、汇报课前布置的“查找资料说明二氧化硅作为光纤的优越性”。

［小结］收集同学的观点，总结概括。光纤光缆与普通电缆的比较光纤光缆普通光缆传递信息量每根光缆可同时通过10亿路电话。8管同轴电缆，每条通话1800路。原料来源原料来源广。资源较少。质量质量轻，每千米27克，不怕腐蚀，铺设方便。每千米16吨。性能抗电磁干扰，保密性好，不发生电辐射。不抗电磁干扰，发生电辐射。

［小结］总结回顾硅的物理性质以及重要用途、二氧化硅的化学性质。

［随堂训练］

1.用交叉分类法连线。Al2O3         SiO2        MgO

两性氧化物      酸性氧化物           碱性氧化物

金属氧化物       非金属氧化物        金属氧化物

2.在一定条件下，下列物质不能和二氧化硅反应的是()。

①焦炭②纯碱③氢氟酸④硝酸⑤氢氧化钾⑥氧化钙⑦氮气⑧碳酸钙

A.③⑤⑦⑧B.⑤⑦⑧C.⑤⑦D.⑤⑥

［课后作业］《化学学材》第47页、第48页第1、3、5、6、7题；课本第69页第3、4题。

［教学反思］

本节课的主要目标是培养学生结合生活中的化学现象用已学的知识学会知识迁移、培养类比、归纳的能力。课堂上既复习了碳和二氧化碳、酸性氧化物的有关知识，也学习了硅、二氧化硅的化学知识。其次，逐步培养了学生搜索信息、分享信息的能力。

本节课的重点、难点是二氧化硅的性质和用途，课堂上是通过先让学生对二氧化硅的结构和生活中二氧化硅的制品的了解，然后让学生猜测它可能具有的物理性质、化学性质，最后通过查找资料和身边的实例证明学生的猜测，以此来展开探究的思路。教学中体现了从生活到化学学科知识，再到生活、生产的思路，收到了不错的效果。课后对作业《化学学材》第48页第5、6、7题检查中发现，学生能很好地掌握硅酸盐的丰富性和多样性。

教学建议：对二氧化硅的结构只要求学生有感性的认识，可提出问题：这种结构与外国的哪一建筑物相似？与我们学过哪种物质的晶体结构相似？因此它可能有怎样的物理性质？对于二氧化硅作为光导纤维的优越性能的有关资料的查找，要作为课外作业在一周前预先布置。

［本课特色］

课堂中采取学生讨论、分析，并结合了一些身边化学物质和大量优美的图片讲述，学生课堂反映很好。整节课老师讲述、归纳的时间为18分钟，学生活动的时间为22分钟，充分体现了让学生参与到课堂中来的新课标精神和培养学生自主学习的精神。

［第二课时］

［复习回顾］复习硅的用途，二氧化硅的化学性质和用途。继续学习硅在自然界中的另一种存在形式——硅酸盐，及其有关的性质和用途。

［板书］三、硅酸和硅酸盐的性质和用途

［学生实验］课本第65页实验4-1、4-2。

［提出问题］阅读课本第65页实验4-1实验操作后，请思考硅酸的酸性与盐酸比较怎样，与碳酸呢？如何通过实验验证你的猜想？

［实验设计］补充实验：向硅酸钠溶液中吹入二氧化碳气体，观察实验现象。

［分组实验］(实验后思考提出的问题)两人合作完成实验4-1和补充实验，比较盐酸、碳酸、硅酸的酸性强弱；完成实验4-2后，根据实验现象，思考硅酸钠在生活中有哪些用途。

［得出结论］向硅酸钠溶液中滴加盐酸：

Na2SiO3＋2HCl==H2SiO3↓＋2NaCl

向硅酸钠溶液中吹气：

Na2SiO3＋CO2＋H2O==H2SiO3↓＋Na2CO3

［板书］31硅酸

酸性强弱比较：HCl>H2CO3>H2SiO3

用途：制硅胶——干燥剂、催化剂载体

32硅酸钠(水溶液俗称水玻璃、泡花碱)

水溶液呈碱性；可用作肥皂填料、木材防火剂及粘胶剂等。

［表达与交流］(四人一组交流)看完这一组人类居所变迁的图片，谈谈你的感想。

［学生汇报］讨论后发表自己的观点。

［小结］1.社会在进步、人们生活条件在改善；

2.人类利用的材料越来越优越；

3.新型的材料对人类的进步起了重要作用，等等。

［过渡］以上住房中用到的砖瓦、玻璃、水泥等都属于硅酸盐材料，可见，在通常情况下硅酸盐制品的性质稳定。

［板书］33常见的硅酸盐制品(玻璃、水泥、陶瓷)

［屏幕显示］玻璃制品和水泥样品，它们的成分和用途。

［板书演示］硅酸盐制品的表示方法：用化学元素符号表示其成分及组成的顺序：活泼金属氧化物·较活泼金属氧化物·二氧化硅·水

［屏幕显示］古陶瓷图片欣赏

［讲述］中国的陶瓷驰名世界，英文“China”(中国)一词又指“瓷器”，这反映了在西方人眼里中国是“瓷器故乡”。

［拓展与迁移］(屏幕显示)结合图片介绍陶瓷的制作工序。

［过渡］古陶瓷对人类文明起了重要的作用，随着科技的发展，不断研究出具有优异性能的新型陶瓷。比如高温超导陶瓷、生物陶瓷、压电陶瓷等。

［板书］34具有优越性能的新型陶瓷

［屏幕显示］几种新型陶瓷的图片

［各抒己见］学完了这一课，谈谈你有什么收获。硅及其化合物对人类社会进步有哪些贡献？(预先布置的小论文，五人一组，推选两位同学在课堂作2分钟的演讲)

［课堂小结］总结硅酸和典型硅酸盐——硅酸钠的化学性质和用途。常见硅酸盐制品的用途。

［随堂训练］

1.用氧化物的形式表示以下硅酸盐：

镁橄榄石Mg2SiO4；高岭石Al2(Si2O5)(OH)4；三硅酸镁Mg2Si3O8·nH2O

2.CO2通入下列溶液中，不可能产生沉淀的是()。

A.氯化钙溶液B.石灰水

C.饱和碳酸钠溶液D.硅酸钠溶液

［作业布置］完成课本第69页第1、2题；《化学学材》第47页、第48页第2、4、8、9题。

［教学反思］

本节课的主要目标是培养学生实验操作和实验分析能力，了解硅酸盐制品以及在生活、生产乃至于人类社会的进步中的重要作用。