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第四章第 章第一 无机非金属材料的主角— 高一化学必修一 第四章第一节 无机非金属材料的主角—硅 教学设计 黄永忠
一、学情分析 学生在初中和高一第三章，已学习过有关碳元素单质及其化合物的物理和化学性质， 如：金刚石、石墨、CO、CO2、H2CO3、Na2CO3、NaHCO3 等；同时，学生在第二章学习了 “离子反应”“氧化还原反应”知识，为本节的学习奠定了基础。由于学生还没有学习“元 、 素周期表（律），还不会根据“周期表” ” ，利用“同主族元素”单质及其化合物具有相似性 和递变性的规律学习“硅及其化合物”的性质，但可以通过分类、对比方法，使学生深入理 解“硅及其化合物”的性质，同时，为下学期学习《化学必修二》第一章“元素周期表”打 下基础，逐步形成研究和学习元素化合物知识的方法和技能。 石英、水晶、玛瑙、光导纤维、硅胶、水玻璃、陶瓷、玻璃、水泥、金刚砂、硅橡胶、 分子筛、单晶硅（集成电路） 、光电池、半导体等，这些物品，都是跟“硅元素”有关的。 课堂教学中联系生活实际，会大大激发学生学习兴趣。 教学目标： 二、教学目标： （一）知识与技能目标 （1）了解硅及其重要化合物的主要性质及相互转化。 （2）了解含硅材料在多领域中的应用。 （二）过程与方法目标 （1）通过对多种含硅 材料的认识初步建立从化学角度认识材料，从材料角度学习化学 的学习方法。 （2）在以二氧化硅为基础原料制备的其他含硅材料的认识过程中初步学会运用分类、 比较、实验、归纳等方 法和手段。 （三）情感态度与价值观目标 （1）通过展示含硅材料在生活及 社会发展中的重要作用，体会化学在材料科学中的巨 大作用，激发学习的热情。 （2）培养学生辩证地看待物质的性质。 本节的重难点： 三、本节的重难点： 第一课时： 重点：二氧化硅、硅酸的物理和化学性质 难点：二氧化硅是酸性氧化物；硅酸的制取 第二课时： 重点：硅的物理和化学性质；硅酸盐 难点：硅的化学性质；硅酸盐的复杂性 本节课时分配： 四、本节课时分配：2 课时 教学手段与方法： 五、教学手段与方法：小组合作、实验探究 学习方法：分类、比较、实验、探究、归纳 教学用具准备： 六、教学用具准备： 1．硅酸钠溶液、稀盐酸、饱和碳酸氢钠溶液、大理石、胶头滴管、具支试管 2 只、试 管 2 只、分液漏斗 1 个、导管 2 个、单孔塞 2 个、酒精灯 2 个。 2.浸透水玻璃的滤纸 1 张、布片 1 张，浸透饱和食
盐水的布片 1 张。 学习过程设计： 过程设计 七、教学、学习过程设计： （一）本节前提作业
写小论文：从下列中任选一主题，上网或查阅书籍，写一篇小论文（配图片） ，介绍该 主题的主要知识和应用。 石英、水晶、玛瑙、光导纤维、硅胶、水玻璃、陶瓷、玻璃、水泥、金刚砂、硅橡胶、 分子筛、单晶硅（集成电路） 、光电池、半导体 （二）第一课时流程 第一环节：课前小测（测 3 分钟+交流 2 分钟） 第二环节：自主、合作学习（10 分钟） 引入：石英、水晶、玛瑙、光导纤维、硅胶、水玻璃、陶瓷、玻璃、水泥、金刚砂、硅 橡胶、分子筛、单晶硅（集成电路） 、光电池、半导体等，每一件东西听起来，对同学们而 言都是哪么神奇！哪么吸引人！这些物品，其实都是跟“硅元素”有关的。同学们的节前作 业已经把这些物品的有关知识写成小论文了，希望大家利用课间休息时间多多去阅读。 同学们已经学习了“碳元素单质及其化合物”的有关知识，在“元素周期表”中，第Ⅳ 主族元素， “碳元素”的下方，就是“硅元素”“硅元素的单质及其化合物性质”和“碳元 。 素单质及其化合物性质”有何相似点和不同点，为什么这样呢？接下来我们就来学习“硅元 素单质及其化合物” 。 学生分小组，自主、合作完成“学案” （见下面） 第三环节：展示、交流（5 分钟） 1、 二氧化硅是一种什么样的物质（描述物理性质、化学性质） 2、 硅酸是一种什么样的物质（描述物理性质、化学性质） 3、 “如何比较硅酸、碳酸和盐酸的酸性强弱” 第四环节：教师演示实验或学生分组实验（5 分钟） 第五环节：书写化学方程式竞赛（5 分钟） 第六环节：课堂检测与反馈（8 分钟） 第七环节：下节预习，学习反思（2 分钟） （二）第二课时流程 第一环节：课前小测（测 3 分钟+交流 2 分钟） 第二环节：自主、合作学习（10 分钟） 1、 阅读教材 P77—P79，思考硅酸盐的组成和性质，完成学案（见下面） 2、 阅读教材 P79—P80，思考硅单质的物理和化学性质，完成学案（见下面） 第三环节：展示、交流（8 分钟） 1、 硅是一种什么样的物质（描述物理性质、化学性质） 2、如何由二氧化硅制备硅酸凝胶？ 第四环节：书写化学方程式竞赛（5 分钟） 第五环节：课堂检测与反馈（10 分钟） 第六环节：下节预习，学习反思（2 分钟） 八、教学反思： 教学反思： 反思
附：
无机非金属材料的主角— 高一化学必修一 第四章第一节 无机非金属材料的主角—硅 第一课时 学 案
（一）学习目标： 学习目标： 1、掌握二氧化硅的物理和化学性质；
2、掌握硅酸的物理和化学性质 3、提高实验设计能力 学习内容： （二）学习内容： 1.硅和碳的结构 硅是地壳中含量第 的元素。硅的氧化物及其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。 碳和硅的原子结构示意图： 碳是构成 的主要元素，而硅是 的基本元素。 2．二氧化碳与二氧化硅性质比较 CO2 常温下存在形式 能否与水反应 能否与氧化钙反应 能否与氢氧化钠溶液 反应 能否与氢氟酸反应 能否与碳反应 注：参看课后习题 9 3．归纳与整理：二氧化碳与二氧化硅性质的相似点与不同点 CO2 相似点 不同点 SiO2 SiO2
4. 问题讨论 （1）实验室盛装 NaOH 溶液的试剂瓶为什么要用橡皮塞而不用玻璃塞？ （2）有人认为 SiO2 既能和碱反应又能和酸反应，所以应认为它是一种两性氧化物。你同 意这种看法吗？
5．硅酸 H2SiO3 （水溶液中实际上以原硅酸 H4SiO4 形式存在） （1）物理性质： （2）特性：不溶于水的二元弱酸，分散在水中形成胶体。热分解产物为 SiO2 和 H2O 化学方程式： （3）制法： 6．设计一个实验比较硅酸和碳酸的酸性强弱？画出装置图
7．展示、交流（5 分钟） 二氧化硅是一种什么样的物质（描述物理性质、化学性质） ；硅酸是一种什么样的 物质（描述物理性质、化学性质） 。 8．书写下列化学方程式： 1）二氧化硅在高温下与碳酸钙固体反应
2）二氧化硅在高温下与氧化钙固体反应
3）二氧化硅与氢氟酸反应
4）二氧化硅与氢氧化钠溶液反应
5）硅酸钠溶液中通入二氧化碳气体
6）硅酸钠溶液中加入盐酸溶液
无机非金属材料的主角— 高一化学必修一 第四章第一节 无机非金属材料的主角—硅 第二课时 学 案
（一）学习目标： 学习目标： 1、了解陶瓷、玻璃、水泥三大传统的硅酸盐材料（原料，性能） ； 2、了解常见的硅酸盐及复杂硅酸盐化学式的表示方法 3、掌握硅的物理和化学性质 学习内容： （二）学习内容： （一）硅酸盐 硅酸钠：可以溶解于水，其水溶液俗称水玻璃，有黏性，是一种矿物胶，是制备硅胶 和木材防火剂等原材料 1.概念： 性质： 2.硅酸盐的表示方法 表示方法 1） 将硅酸盐中所有元素都写成氧化物。 氧化物的顺序：活泼金属氧化物 较活泼金属氧化物 二氧化硅 水 2） 氧化物之间以“· ”隔开。 3） 在氧化物前面按化学式中的比例添加上数字。 Na2SiO3 硅酸钠表示为 ，CaMg3Si4O12 石棉表示为 KAlSi3O8 长石表示为 （二）常见的硅酸盐产品――传统的无机非金属材料 硅酸盐产品 玻璃 陶瓷 水泥 原料 纯碱
、石灰石、石英 黏土 黏土和石灰石 水泥回转窑 CaO· 2 2 CaO· 2 3CaO· 2O3 SiO SiO Al 主要设备 玻璃窑 主要成分 Na2O·CaO·6SiO2
3．特殊功能的含硅物质 物质 碳化硅 含 4%的硅钢 硅橡胶 人工制造的分子筛 （三）硅单质 1 .硅的制备（见教材 P81，第九题） 性质 俗称金刚砂、 具有金刚石的结 构，硬度很大 有很高的磁性 目前最好的耐高温又耐低温 的材料 具有均匀微孔结构，表面积 大、具有吸附性 用途 砂纸、砂轮的磨料 变压器芯片 制造火箭、 导弹、 飞机的零件 和绝缘材料 吸附剂和催化剂
2. 硅在自然界中的存在形式： 3. 硅的结构 4.硅的性质 物理性质：带有金属光泽的灰黑色固体，熔点高（1410℃） ，硬度大、有脆性 化学性质：
5.用途 硅是人类将太阳能转换成电能的常用材料。可以制造光电池等等。 （四）书写下列化学方程式： 1）硅与氢氟酸反应
2）硅与氢氧化钠溶液反应
3）二氧化硅与氢氟酸反应
4）二氧化硅与氢氧化钠溶液反应
5）硅酸钠溶液中通入二氧化碳气体
6）硅酸钠溶液中加入盐酸溶液
无机非金属材料的主角— 高一化学必修一 第四章第一节 无机非金属材料的主角—硅 课堂检测反馈卷
第一课时： 第一课时： 1. 宣传科学知识，介绍高新科技，揭露伪科学，是科学工作者的义务，下列说法属于伪科 学的是（ ） 。 A.以二氧化硅为主要原料制造光导纤维 B.碳炉边放盆水，可防止煤气中毒 C.在墙壁刚粉刷过石灰浆的室内生一炭火盆，墙壁会冒汗 D.用干冰进行人工降雨 2. 下列说法正确的是（ ） A．SiO2 能和水发生化合反应生成硅酸 B．SiO2 是酸性氧化物，它不溶于任何酸 C．SiO2 的俗名叫水玻璃，不溶于水 D．SiO2 又叫水晶，能溶于 NaOH 溶液中 3. ①盐酸、②浓硫酸、③氧气、④氢氟酸、⑤氢氧化钾溶液中，能与地壳中含量第一和第 二的两元素形成的化合物起化学反应的是（ ） A．①② B．④⑤ C．②④ D．③④ 4. 将过量的二氧化碳通入下列溶液中，最终会出现浑浊的是（ ） A．氯化钙溶液 B．澄清的石灰水 C．水玻璃 D．硝酸钡溶液 5. 熔融烧碱应选用的器皿是（ ） A．铁制坩埚 B．普通玻璃坩埚 C．石英坩埚 D．陶瓷坩埚
第二课时： 课时： 1. 下列物质的成分不含硅酸盐的是（ ） A．石英玻璃 B．陶瓷 C．普通水泥 D．砖瓦 2. Na2O·CaO·6SiO2 是一种（ ） A．含氧酸 B．硅酸盐 C．氧化物 D．混合物 3. 有关硅元素的下列叙述中正确的是（ ） A．硅与任何酸都不反应 B．硅是构成矿物岩石的主要原料，其化合态硅几乎全部是硅石和硅酸盐 C．硅的性质很稳定，能以游离态存在于自然界 D．常温时硅不与任何物质
反应 4. 下列物品或设备：①水泥路桥、②门窗玻璃、③水晶镜片、④石英钟表、⑤玛瑙手镯、 ⑥硅太阳能电池、⑦光导纤维、⑧计算机芯片。所用材料为 SiO2 或要用到 SiO2 的是（ ） A．⑥⑧B．①②⑦⑧ C．①②③④⑤⑦ D．全部 5．下列离子方程式，正确的是 2+ A 澄清石灰水通入过量 CO2：Ca +2OH +CO2=CaCO3↓+H2O 22B 水玻璃溶液中通入过量二氧化碳：SiO3 +CO2+2H2O=CO3 + H4SiO4↓ 2C 硅溶于浓烧碱溶液中：Si+2OH +H2O= SiO3 +2H2↑ + D 硅酸与苛性钠溶液反应：H +OH =H2O 6. 水处理中常使用的一种无机高分子絮凝剂的化学式可表示为[Al2(OH)nClm?yH2O]x，式中 m 等于 A．3-n B．6-n C．6+n D．3+n
无机非金属材料的主角— 高一化学必修一 第四章第一节 无机非金属材料的主角—硅 课前小测卷 课前小测卷
第一课时： 第一课时： 1．下列物质中，不跟 CO2 气体反应的是 A． 氯化钡溶液 B．碳酸钙悬浊液 2．可以肯定溶液中大量存在 CO3 ?的理由是
2
C．氢氧化钠溶液
D．碳酸钠溶液 （ ）
A．加入 AgNO3 溶液，有大量白色沉淀产生 B．加入酸，有无色无味气体产生 C．加入 BaCl2 溶液时有白色沉淀产生，再加稀盐酸沉淀溶解，产生可使澄清石灰水变浑 浊的无色无味的气体 D．加入 Ba(OH)2 溶液有白色沉淀产生，再加稀盐酸如 C 所述 3. 工业上制造金钢砂的化学方程式如下：SiO2 + 3C =SiC + 2CO↑，在这个氧化还原反应 中，氧化剂与还原剂物质的量之比为 A．1：2 B．2：1 C．5：3 D．3：5
无机非金属材料的主角— 高一化学必修一 第四章第一节 无机非金属材料的主角—硅 课前小测卷
第二课时： 课时： 1．下列物质中主要成分不是二氧化硅的是 A．硅胶 B．水晶 C．玛瑙 D．硅石 （ ） （ ）
2．NaOH、KOH 等碱性溶液可以贮存在下列哪种试剂瓶中 A．具有玻璃塞的细口瓶 C．带滴管的滴瓶 B．具有玻璃塞的广口瓶 D．具有橡胶塞的细口瓶
3．下列物质的变化，不能通过一步化学反应完成的是 A．CO2→H2CO3 B．SiO2→Na2SiO3
（
）
C．Na2O2→Na2CO3 D．SiO2→H2SiO3 （ B．SiO2 对应的水化物是可溶性弱酸 D．SiO2 不能与酸反应 ）
4．二氧化硅属于酸性氧化物，理由是 A．Si 是非金属元素
C．SiO2 与强碱反应生成盐和水
5．只用一种试剂可以鉴别下列溶液：Na2CO3、Na2SiO3、Na2SO4，这种试剂是（ ） A、BaCl2 B、NaOH C、酚酞溶液 D、盐酸溶液
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