二氧化硅冯莹
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第四章非金属及其化合物第一节无机非金属材料的主角——硅第一课时化学学院冯莹2010214044一．教材分析（1）课标分析内容标准：通过实验了解氯、氮、硫、硅等非金属及其重要化合物的主要性质，认识其在生产中的应用和对生态环境的影响。
（2）教科书分析地位与作用：本章主要讨论硅、氯、硫和氮等典型元素及其重要化合物的性质，安排在第三章“金属及其化合物”之后，是常见无机物及其性质的继续。
这些内容既是学生今后继续学习化学的基础，也是在生活中经常要接触、需要了解和应用的化学常识。
本章具有巩固离子反应、氧化还原反应等基础知识的作用。
在第三章的基础上，进一步介绍元素化合物知识和研究方法，为元素族概念的形成、元素性质的递变规律、元素周期表的形成积累感性材料，是学生认识元素周期律、元素周期表的重要基础。
本节无机非金属材料的主角——硅，安排在第三章之后，第四章之首，是常见无机物及其性质等知识的延续，同时也为学习选修二“化学与技术”中的主题2“化学与材料的制造、应用”奠定了知识基础。
内容前后联系：物质的分类、离子反应、氧化还原反应以及第三章对常见金属的研究方法等为无机非金属材料的主角——硅的学习奠定了基础，本节的学习也为必修二元素周期律的学习、选修二“化学与技术”中“化学与材料的制造、应用”的学习埋下伏笔。
编排特点：内容编排上打破常规，首先从硅的亲氧性引出硅主要存在的两种形式——二氧化硅和硅酸盐，接着介绍二氧化硅的性质、再介绍硅酸、硅酸盐的一些性质，最后介绍在高新技术领域应用广泛的硅单质。
先学习比较熟悉的硅的化合物，再学习单质硅的顺序符合认知规律，有利于学生学习。
本书在“科学视野”中介绍硅氧四面体结构，为了了解二氧化硅的一些物理性质，以图配文的方式介绍了二氧化硅的用途，最后让学生通过一些日常生活中常见的事实，以“思考与交流”的方式得出二氧化硅的性质。
二、学情分析1.学生起点能力分析学生已经学习了碳及其化合物的有关知识，知道二氧化碳属于酸性氧化物，并能书写有关二氧化碳的化学反应方程式，同时也学习了化学必修一第二章中物质的分类、离子反应、氧化还原反应，对基本的化学知识有了一定的理解。
同时由于高一学生接触元素化合物的学习时间较短，又没有原子结构和元素周期律的理论为依据，因此还没有形成完整的元素化合物学习的化学思想，不太会运用对比的思想学习硅及其化合物的性质和制备等。
2.学生“生活概念”的分析学生对生活中常见的岩石、沙子、土壤的成分有所了解，对玛瑙、玻璃、石英成分较熟悉，有一定的生活基础。
3.学生“认知方式”分析由于必修一面对的是高一学生，学生的理解能力、逻辑能力、归纳类比能力并不完善，在分析、对比时仍然存在一定的偏差，因此在教学中要改善学生思考问题的方式方法。
三．教学目标知识与技能：在学习了二氧化硅这一课时之后，学生能了解硅在自然界中的存在形式，能举例说出二氧化硅在日常生活中的应用，掌握二氧化硅的性质。
过程与方法：在学习了二氧化硅这一课时之后，学生能进一步掌握学习元素及其化合物的一般方法，提高自主学习能力；提高信息获取的能力，信息分析、信息加工和信息交流等能力。
情感态度价值观：在学习了二氧化硅这一课时之后，学生能体会硅在无机非金属材料中扮演的重要角色，增强将化学知识应用于生产、生活和科学技术的意识，赞赏化学科学对信息技术和社会发展的贡献；主动、有目的地发现信息探究知识，提高参与化学科技活动的热情；通过创设一个在实际生活学习中使用信息技术解决问题的学习环境中培养学生的“信息素养”。
四．教学重难点重点：二氧化硅的物理性质、化学性质难点：二氧化硅的化学性质五．教学方法教法：实验、讲授、比较学法：观察、交流、讨论、比较六．教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图环节一：情境导入【图片呈现、提问】地壳中元素的分布图，你知道硅元素的含量在地壳中排名第几吗？在自然界主要以什么形态存在？【呈现图片、讲授】硅在地壳中排名第二，在自然界中主要以化合态的形式存在，硅的氧化物及其硅酸盐构成了地壳的绝大部分（岩石、沙子和土壤），占地壳质量的90%以上，“统治了地壳”。
【图片呈现】教师在ppt上呈现生活中含硅的材料。
【过渡】硅与我们的生活息息相关，今天我们就一起走进硅的世界，探究它的奥秘。
【板书】第一节无机非金属材料的主角——硅【观察、思考、回答】根据图片，学生积极思考、回答问题。
从地壳中的元素分布出发，以及结合构成地壳的绝大部分的岩石、沙子和土壤的图片，让学生认识到硅是与我们生活息息相关的，从而认识到学习硅这部分内容的重要性。
用日常生活中常见的含硅的材料导入新课，让学生觉得熟悉，引起学生的学习兴趣。
环节二：【牛刀小试】在元素周期表中，【思考、操作】学生巩固原子结构示意图新课碳元素和硅元素在同一纵行中，那么它们之间是不是有什么联系呢？首先请大家分别写出碳和硅的原子结构示意图。
【讲授】硅原子和碳原子最外层均有4个电子，两者既相似又不同。
相似之处在于，它们既不易失去也不易得到电子，主要形成四价的化合物。
不同的在于，硅是一种亲氧元素，在自然界中总是与氧相互化合，所以硅主要以熔点很高的氧化物及硅酸盐的形式存在；而碳在自然界还是有稳定的单质存在的，在地壳中主要以石灰岩和碳酸盐等矿物存在，碳是构成有机物的主要元素。
【过渡】碳的重要氧化物二氧化碳与我们息息相关，其实呢，我们也同样离不开硅的氧化物二氧化硅，今天我们就一起徜徉二氧化硅的魅力世界。
【板书】一、二氧化硅【练习】请阅读74页的相关内容，按照树状分类法给二氧化硅进行一下分类。
【过渡】二氧化硅熔点很高，而我们知道碳的+4价氧化物CO2常温下却是气体，熔点很低。
为什么它们的物理性质有这么大差异呢？【展示图片】二氧化碳、二氧化硅的结构图片【讲授】SiO2和CO2结构二氧化硅晶体中，每个Si周围连着4个O，每个O连着2个Si，即每个硅原子位于正四面体的中心，四个氧位于4个顶角，而每个O被两个正四面体共用。
所以SiO2晶体是由Si和O按1∶2的比例所组成的立体网状结构的晶体；二氧化碳晶体中则是由CO2小分子构成的；结构决定性质，所以CO2与SiO2的性质差别较大。
【过渡】因为SiO2的网状结构决写出碳和硅的原子结构示意图；脑海中对硅和碳形成一定的猜想。
【听讲、思考】学生聆听老师的讲解，对比硅和碳的相似和不同。
【思考、练习】学生根据书本提示，写出二氧化硅的分类的图示【观看、阅读、思考】阅读“科学视野”，同时观察SiO2和CO2的结构，聆听老师讲解。
的相关知识，同时引导学生形成对比、迁移的思想。
巩固元素知识，让学生认识到硅的亲氧性和硅在自然界的主要存在形态。
让学生掌握元素知识学习的一种方法——比较。
巩固第二章中的分类思想和分类方法。
创设问题情境，以便后面进一步比较SiO2和CO2的性质。
让学生充分认识到结构决定性质，分析、比较性质必须从结构出发，让学生掌握探究性质的一种方法，从某种意义上提高学生的科学素养。
定了它具有优良的物理性质和化学性质。
【讲述】二氧化硅是一种坚硬难熔的固体，不溶于水。
纯净的二氧化硅晶体无色透明，称为水晶。
具有彩色环带状或层状的石英晶体，称为玛瑙。
沙子中也存在小粒的石英晶体，是基本的建筑材料。
纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基本原料；石英、玛瑙可用来制作饰物和工艺品。
【图片展示】水晶玛瑙光纤石英坩埚半导体元件【介绍】二氧化硅的用途，并展示图片联系实际【比较、联系】用途和物理性质联系比较【提问】请根据SiO2的存在和应用思考:二氧化硅具有哪些物理性质？你的根据是什么？SiO2的这些性质是由什么决定的？【板书】四面体结构决定了——物理性质：硬度大，熔点高；化学性质：稳定性好，不活泼。
【过渡】SiO2和CO2结构不同，所以它们的物理性质和化学性质有差异。
但是化学性质也有相似之处，我们知道二氧化碳是一种酸性氧化物，其实二氧化硅也是酸性氧化物。
【提问】根据所学的酸性氧化物的相关知识，回忆一下，酸性氧化物能发生哪些反应？二氧化碳和二氧化硅都是酸性氧化物，那么是不是同样的能发生类似的反应？【任务驱动】请同学们先写出二氧化碳和水、碱性氧化物（CaO）、碱(NaOH)的反应方程式，尝试着在写出二氧化硅和水、碱性氧化物（CaO）、碱(NaOH)的反应方程式【观察、思考】【观察、比较】了解SiO2晶体结构，并认识性质的不同由结构决定【回顾、比较、思考、交流】学生回顾二氧化碳作为酸性氧化物所能发生的相关反应，并思考二氧化硅的相似之处。
联系生活，加深认识。
图片呈现更直观，深刻。
加强学生观察归纳总结的能力运用旧知迁移使学生通过比较发现共性。
让学生巩固酸性氧化物所能发生的反应类型，同时根据反应，让学生认识到碳和硅的共性和个性。
【提问】事实是这样吗？二氧化硅和二氧化碳一样能发生这三个反应吗？ 【讲授】SiO 2很不活泼，它不溶于水，也不与水反应。
但还是能和碱性氧化物、碱反应。
同时经过实验探究发现，SiO 2可以与唯一的酸——氢氟酸反应。
【图片展示】雕花玻璃 【过渡】玻璃中的花是怎样雕刻出来的，今天我们就来体验一把。
【演示实验】在玻璃表面涂上一层石蜡，在石蜡上雕刻出花纹，向挖空部分加少量氢氟酸，洗掉酸并去掉石蜡。
【提问】大家观察到了什么，这个实验说明了什么？【任务驱动】请同学们尝试着写出二氧化硅和氢氟酸的反应方程式。
【过渡】通过对比，我们认识到作为酸性氧化物的二氧化硅的化学性质了，认识了化学性质是不够的，我们需要将这些性质用于实际。
【板书】化学性质： 1.32a SiO C CaO SiO 高温+2.OH SiO Na NaOH SiO 23222+=+3.OH SiF HF SiO 24224+↑=+(除氢氟酸外一般不与其它酸反应。
)【思考与交流】1、实验室盛放NaOH 溶液的试剂瓶为什么不用玻璃塞？改用什么塞子呢？2、实验室中氢氟酸应如何保存？【书写化学方程式】交流、比较、发现问题 【思考交流】学生根据已知的二氧化硅是一种化学性质稳定的物质进行思考、猜测【观察、思考】学生自习观察实验现象，同时思考其中发生的反应。
【思考、练习】学生书写SiO2与氢氟酸反应的化学方程式【思考、交流、回答】 1、 由于常温下SiO 2可与强碱溶液反应，生成粘结性的硅酸钠溶液，可将磨口玻璃塞与瓶口粘在一起，所以实验室盛装NaOH 溶液的玻璃试剂瓶要用橡皮塞而不用玻璃塞。
实验室中氢氟酸应保存在塑料瓶中。
让同学们亲身感受到了玻璃被氢氟酸腐蚀的情况理论联系实际，提高解决问题的能力环节三：小结 教师引导学生回忆本节课所学的二氧化硅的物理化学性质【思考、回顾】 巩固所学的知识板书设计：第一节无机非金属材料的主角——硅一．二氧化硅四面体结构决定了——物理性质：硬度大，熔点高； 化学性质：稳定性好，不活泼。
![一种中空介孔二氧化硅材料的制备方法[发明专利]](https://imgs-1438308264.cos.ap-hongkong.myqcloud.com/91e6becd900ef12d2af90242a8956bec0975a5c9.webp)