1、化学必修一化学必修一 第第 1 节节 无机非金属材料的主角无机非金属材料的主角（硅硅） 从沙中崛起从沙中崛起 第第 1 课时课时 二氧化硅和硅酸（教学设计）二氧化硅和硅酸（教学设计） 【教学目标教学目标】 1通过学生自主学习，了解硅的存在形态和二氧化硅的结构； 2. 通过了解历史、实物分析和实验研究，掌握 SiO2的性质，了解并制备硅酸； 3.通过硅胶光纤、芯片等硅材料的发展历史，体会硅材料的崛起和广泛用途。 【教学重点教学重点】SiO2的性质 【教学难点】【教学难点】硅材料的发展对人类进步的贡献 【教学方法教学方法】微课教学（科学发展史与材料研究应用史实） ；结构决定性质的学科思想渗透；物质
2、分类 法与类比学习二氧化硅性质；实物感知与动手实验体验结合；思考交流与小组合作。 【教学媒体】【教学媒体】实物展示、模型展示、实验操作、多媒体课件、视频展示。 【教学流程教学流程】 Part 1 Part 1 硅的世界硅的世界Si 的存在形式的存在形式和和 SiO2的结构的结构 教学教学 环节环节 教师活动教师活动 学生活动学生活动 设计意图设计意图 情境情境 引入引入 【展示沙子】 这是普通的沙子， 但它却和硅谷、 IT 产业有紧密联系，这是为何呢？ 【展示芯片】这是计算机芯片，是计算机的心 脏，它是怎么制造出来的呢？ 请观看因特尔公司的计算机芯片生产动画， 一起解开这个谜团吧。 观看微微视
3、频从沙子到视频从沙子到 芯片芯片 感受身边平凡物质 中与高科技产品的关 系，激发探索热情。 设疑设疑 沙子主要成分是沙子主要成分是 SiO2，芯片主要成分是，芯片主要成分是 Si 单质；沙子是怎样得到芯片的呢？单质；沙子是怎样得到芯片的呢？ 学生学生 活动活动 带着问题快速阅读教材74页第1-3段， 并思考： 硅元素在地壳中含量是多少？以什么形态存 在？ 观察 SiO2结构模型，基本结构单元是什么？ 【板书】一、Si 的存在形式和 SiO2的结构 阅读教材、观察模型， 填写学案 1.硅元素含量 ，存 在形态 ； 2. SiO2晶体的结构特 点 。 认识自然界中硅元素的 存在方式，找到研究突 破
4、点 设问设问 人类是何时了解硅的存在，怎样了解人类是何时了解硅的存在，怎样了解二氧化硅材料二氧化硅材料的性质和用途的呢？的性质和用途的呢？ 材料材料 发展发展 史史 要解开谜团，首先要穿越时空，我们一起去了 解一段鲜为人知的历史。了解人类对硅材料 （主要是 SiO2）的认识和使用历史。 观看视频视频硅密硅密 了解硅材料的使用和认 识历史，初步了解 SiO2 的性质，同时对比东西 方的强弱变化对比，激 发为伟大中华复兴做贡 献的愿望。 过渡过渡 “结构决定性质，性质决定用途结构决定性质，性质决定用途”是化学是化学的的重要思想，重要思想， SiO2的的立体网状立体网状结构稳定结构稳定，它的性质如何
5、，它的性质如何 呢？呢？ Part 2 硅的世界硅的世界SiO2性质性质 引导引导 人类使用 SiO2材料的历史源远流长，并在生活和生产实践中不断总结它的性质，丰富它的用途。 了解了 SiO2的使用历史，再结合实物，我们一起整理归纳。 思考思考 与交与交 流流 【实物感知】 沙子、鹅卵石、 （主要成分均为 SiO2）棱镜、 水晶、玛瑙、石英坩埚、盛有盐酸的试剂瓶、 盛有烧碱溶液的试剂瓶（玻璃中含 SiO2） 。 【思考】SiO2可能具有的物理性质和化学性 质，小组交流讨论，阐述观点。 （1）沙子和鹅卵石可以作为建筑材料，历经 风雨，体现什么性质？ （2）玻璃棱镜可以分光，体现哪方面性质？ （3
6、）水晶、玛瑙可长久不腐，代代相传，体 现什么性质？ （4）石英坩埚可用于盛放固体加热进行实验， 体现何种性质？ 【板书】二、SiO2的性质 1.物理性质： 2.化学稳定性： 实物感知，联系历史经 验和自身生活体验，思 考二氧化硅的性质。 各抒己见，交流发言， 记录汇总 借助实物材料和材料科 学史实，迅速归纳 SiO2 的性质 根据自己生活经验和从 材料史获取的知识，结 合自己理解， 交流碰撞。 激疑激疑 对比盛有对比盛有盐酸盐酸和烧碱溶液的和烧碱溶液的试剂试剂瓶瓶，发现有何不同之处？再联系玻璃中含有，发现有何不同之处？再联系玻璃中含有 SiO2，会得出什么样，会得出什么样 的猜想？的猜想？ 引
7、导引导 【实物展示】被烧碱腐蚀过的玻璃试管 结合教材 76 页图 4-6 分析，佐证猜想。 观察实物，做对比，发 现问题，思考性质 实物、图片引发思考 设问设问 SiO2的这个性质与初中学过的那种物质的性质相似？的这个性质与初中学过的那种物质的性质相似？ 引导引导 【副板书】碳和硅原子结构示意图 根据原子结构相似，引导思考 CO2与 SiO2的 性质相似，寻找共同点，做物质分类归纳。 分析碳和硅原子结构， 联想 CO2和 SiO2的性质 强化酸性氧化物概念和 分类法 讲解讲解 【副板书】酸性氧化物+碱=盐+水。 同类物质性质之间有很多相似点，请类比 CO2 的方程式， 推测 SiO2的方程式，
8、 填写学案后查 阅教材 76 页，订正。 类比 CO2的化学性质， 推测 SiO2的化学性质， 填写学案、订正。 物质分类法的应用， 类比学习方法推测 SiO2 的化学性质，落实方程 式过手 激疑激疑 含有含有 SiO2的玻璃试剂瓶能保存盐酸，能否保存氢氟酸？的玻璃试剂瓶能保存盐酸，能否保存氢氟酸？ 引导引导 可以如何利用这种性质？ 【实物展示】展示利用氢氟酸腐蚀玻璃制作的 纪念品 重点关注 SiO2与氢氟酸 反应的方程式 强化类比学习中的共性 与特性分析，巩固“性 质决定保存和用途”的 思想 Part 3 硅的世界硅的世界H2SiO3性质性质与制备与制备 设问设问 二氧化硅的结构决定了它具有
9、优良的物理二氧化硅的结构决定了它具有优良的物理性质和化学稳定性性质和化学稳定性， 不， 不能与能与水反应水反应得到得到对应的含氧酸对应的含氧酸 硅酸硅酸，这种从未谋面的酸具有什么性质？怎样制备呢？这种从未谋面的酸具有什么性质？怎样制备呢？ 回归回归 教材教材 找到教材 76 页最后一段，勾画这样 一段文字“硅酸是一种很弱的酸（比 阅读教材，勾画标记，了解硅酸性质和 制备方法 挖掘教材， 重视 教材文本。 碳酸还弱） ，溶解性很小，是通过可 溶性硅酸盐与其他酸反应制得的” 。 里面包含哪些信息？ 【板书】三、H2SiO3性质与制备 1.性质：难溶、弱酸（比碳酸弱） 2.制备： 过渡过渡 现在我们
10、准备亲手解开硅酸神秘的面纱，该怎样做呢？需要注意哪些问题？ 实验实验 预习预习 【朗读】 【实验 4-1】 ，思考学案【活 动三】中注意事项 齐声朗读【实验 4-1】实验注意事项： 1.药品添加顺序 2.药品用量 3.操作要领 4.现象观察点 4.产物检验方法 明确实验要求， 了解实验成功与 否又诸多制约因 素， 培养严谨的实 验素养。 分组分组 实验实验 3 分钟实验操作，巡视各组情况，做 好实验指导。 实验操作，现象记录，分析原因，落实 填写学案【活动三】 培养动手操作 能力、分析能力。 分享分享 交流交流 小组汇报实验情况，点评归纳 【展示】成功制得的硅酸凝胶 用的是XX浓度的药品， 滴
11、加了XX滴， 静置了 XX 时间，细节决定成败。 学习科学的实验研究方法，体会变量因 素对实验的影响 了解溶液酸碱性、 药品浓度、 用量均 可能影响实验成 败， 培养良好实验 习惯 实物实物 体验体验 【展示】请用玻璃棒将制得的凝胶挑 出，观察其性状（未成功小组发放样 品） 。 近距离观察硅酸凝胶状态 亲自感受， 树立切 实体验 启发启发 这是一种全新的物质，这是一种全新的物质，每一种新材料的出现，必然引发对其用途开发的研究热潮！每一种新材料的出现，必然引发对其用途开发的研究热潮！ Part4 硅的世界硅的世界现在与未来现在与未来 科学科学 简介简介 硅酸的制得，引起了众多的关注，诞 生了一系
12、列与之相关的产品。 硅胶干燥剂、硅胶手环、硅胶面具、 硅胶皮肤蜡像、 （硅胶美容等） 。 感知新材料的研发带来的丰富多彩的材 料世界 拓宽视野， 引发共 鸣 启发启发 另一方面，另一方面，对于对于现有现有材料新用途材料新用途的的研究也在如火如荼地进行着，人类探索的脚步永不止步！研究也在如火如荼地进行着，人类探索的脚步永不止步！ 提问提问 引发引发 思考思考 现代社会，如果没有没有网络，必然 让现代都市人很苦恼，人类能够进入 互联网时代，离不开一根细细的光 纤。 【实物展示】光纤 光纤的主要成分是纯净的 SiO2， 利用 光纤进行通信，离不开一个人的努 力，一起了解这个伟大的人物。 结合切身经历
13、，感受光纤通信带来的便 利，体会光纤的重要性 从生活实际出发， 引发对已有材料 的新的认识和思 考 光纤光纤 发展发展 历史历史 简介简介 【微课】揭秘光纤研究历史 感悟科学研究需要“敢想、敢做、敢坚 持”的科学品质 科学研究情感教 育 回应回应 开篇开篇 人类历尽艰辛，发现了硅元素的存在，在广泛存在的沙子中提取了硅单质，利用现代工艺制造了计 算机芯片，实现了“从沙子到“从沙子到芯片芯片”的转变；又制备了纯净的 SiO2，开创性地把光纤应用于通信领 域，实现了“从沙滩到用户”“从沙滩到用户”的梦想，人类进入了互联网时代。 硅材硅材 料研料研 究热究热 点简点简 介介 人类对硅单质的研究热情正如
14、日中 天；存贮信息，能量转变，不仅改变 着计算机技术，也在改变着能源结 构，更为航天器插上了遨游太空的翅 膀，实现了人类探索宇宙的永恒梦 想。 了解单质硅在高科技领域做出的卓越贡 献 了解新进展， 巩固 对硅是无机非金 属材料主角的认 识 激趣激趣 从沙子到芯片，硅推动了世界发展，丰富了材料生活。而人自身的发展几个世纪却没有突破，从芯从沙子到芯片，硅推动了世界发展，丰富了材料生活。而人自身的发展几个世纪却没有突破，从芯 片到人体，硅又能帮助人类实现何种突破呢？片到人体，硅又能帮助人类实现何种突破呢？ 启迪启迪 思维思维 【高锟名言】科学家要敢于幻想、敢 于向前看。 观看视频视频从芯片到人体从芯
15、片到人体 感悟硅芯片的神奇和设想的伟大， 提出 自己的“幻想” ，拓宽思维。比如： （1） 人体内引入硅元素， 改造身体强度； （2） 体内植入芯片， 改变知识传承方式； （3）能源新方向-硅能源 引发科学猜想， 拓 宽视野， 激发探索 欲望 情感情感 激励激励 引发引发 共鸣共鸣 硅材料正在从沙中崛起， 为人类实现曾经的科学幻想提供了提供了无限可能！ 它是当之无愧的主角！ 经历了辉煌与低潮的中国，也迎来了实现伟大中国梦的契机，让我们共同努力，脚踏实地、仰望星 空，为中华之崛起而奋斗！ 【板书设计】【板书设计】 无机非金属材料的主角无机非金属材料的主角（硅硅） -从沙中崛起从沙中崛起 一、一、Si的存在的存在和和SiO2的结构的结构 C Si 1.硅：化合态、主要以二氧化硅、硅酸盐形式 2.二氧化硅：四面体 立体网状结构 二、二氧化硅的性质二、二氧化硅的性质 1. SiO2的物理性质：难溶、熔点高、硬度大、良好光学性质 2. SiO2的化学稳定性：稳定性好 酸性氧化物+碱=盐+水 三、硅酸硅酸性质与制备性质与制备 1.性质：比碳酸弱 2.制备： Na2SiO3+2HCl=H2SiO3(胶体)+2NaCl 四四、硅材料、硅材料的现在与未来的现在与未来 【课后反思】 （略）【课后反思】 （略） 【课后【课后作业作业】教材课后习题：3、4、6、10、12
