1、2021-2021年高中化學?無機非金屬材料的主角一一硅?教案5新人教版必修1一、教材分析1、教材的地位和作用本節(jié)介紹了重要的無機非金屬材料一一硅及其化合物,安排在必修課程模塊化學1第三章“金屬及其化合物之后,第四章“非金屬及其化合物之首,是常見無機物及其性質等知識的繼續(xù)；同時,也為學生學習選修模塊2“化學與技術中的主題2"化學與材料的制造、應用奠定了知識根底.本節(jié)在選材上著眼于硅單質及其化合物的主要性質,并把硅及其化合物在信息技術、材料化學等領域的應用和開展融合在性質的介紹中,從而讓生活在信息技術時代的學生體會到常見硅及其化合物知識的價值,激發(fā)學生對芯片、硅太陽能電池、新型陶瓷等的

2、生產和應用原理的興趣和求知欲望,全面地表達化學課程的科學教育功能.2、教學目標(1)知識與技能目標：掌握硅、二氧化硅和硅酸鹽的存在、結構特點和性質；了解硅在無機非金屬材料中的生產和應用；能通過互聯(lián)網查閱有關資料并作歸納概述.(2)過程與方法目標：構建“結構一一性質一一用途的知識體系；進一步掌握學習元素及其化合物的一般方法,提升自主學習水平；提升信息獲取的水平,信息分析、信息加工和信息交流等水平；逐漸以一種自然的方式對待信息技術,把信息技術作為獲取信息、探索問題、協(xié)作解決問題的認知工具,就如使用象鉛筆、橡皮那樣順手、自然.(3)情感態(tài)度和價值觀目標：體會硅在無機非金屬材料中扮演的重要角色,增強將

3、化學知識應用于生產、生活和科學技術的意識,贊賞化學科學對信息技術和社會開展的奉獻；主動、有目的地發(fā)現(xiàn)信息探究知識,提升參與化學科技活動的熱情；通過創(chuàng)設一個在實際生活學習中使用信息技術解決問題的學習環(huán)境中培養(yǎng)學生的“信息素養(yǎng).3、教學重點、難點重點難點：硅在無機非金屬材料中的廣泛應用二、教學方法和手段對于不同學科定位,信息技術的作用分為3種根本課程模式：1、信息技術課程,信息技術作為學習的對象.2、與其他學科的整合,信息技術作為教學工具.3、研究性課程,信息技術作為學習工具.根據本節(jié)教材內容的特點,結合學校計算機網絡設備和學生已具備一定的計算機操作水平的實際,實施上述第2種整合教學模式組織引導學

4、生利用信息技術進行學習.整個教學的根本過程如以下圖所示：具體教學手段如下：1、將教材中有關硅及其化合物在自然界中的存在和在信息技術、材料化學等領域的應用等內容作概括性的簡單介紹.通過展示二氧化硅在自然界中絢麗多彩的晶體形態(tài),硅單質及其化合物在信息技術和材料化學的高科產品,如光導纖維、芯片、硅太陽能電池、新型陶瓷等,把學生引入“硅的海洋.2、創(chuàng)設“硅及其化合物的性能的問題情景,激發(fā)學生的學習興趣和求知欲,進而主動接受學習任務,有目的地利用信息技術搜集閱讀資料,探究知識,完成任務.以任務驅動的方式進行教學.3、最后組織學生進行學習交流、評價、反響.三、教學過程設計(一)引入新課介紹美國新興的高科技

5、產業(yè)開發(fā)區(qū),電子技術研究中央和計算機和半導體工業(yè)生產的重要基地一一硅谷.由硅帶來的人類文明,及其在信息材料的開發(fā)中起著舉足輕重的作用,激發(fā)學生對有關硅的知識的興趣,從而引入新課.設計思想：實例導入法,以美國多媒體發(fā)源地“硅谷的開發(fā)為知識背景,緊緊抓住學生的注意力,喚起學生濃厚的學習興趣,促使學生強烈的求知欲望.(二)講授新課為了創(chuàng)設一個學習情景,創(chuàng)造學生自主學習的動力來源,對教材的內容編排作了如下調整：將硅單質、二氧化硅和硅酸鹽分別在信息技術和材料科學中的應用知識先作介紹,物質的性質結構的知識放在學生自主學習后再總結歸納,而物質有關的化學反響的知識安排在第2課時.1、創(chuàng)設情景,誘發(fā)質疑,呈現(xiàn)學

6、習任務(1)創(chuàng)設情景：用多媒體展示二氧化硅在自然界中絢麗多彩的晶體形態(tài),硅單質及二氧化硅的高科產品,如計算機芯片、電子身份證、硅太陽能電池和光導纖維等,還有最重要的無機非金屬材料一一硅酸鹽產品一一玻璃、陶瓷、水泥中的陶瓷制品和新型陶瓷等圖片.(2)誘發(fā)質疑：硅、二氧化硅和硅酸鹽為什么能在信息技術和材料科學中得到廣泛的應用,這些硅產品的性能原理？硅、二氧化硅和硅酸鹽的性質？(3)呈現(xiàn)學習任務：通過互聯(lián)網查閱硅及其化合物在信息技術、材料科學等領域的應用的資料,了解硅產品的性能原理,熟悉硅、二氧化硅、硅酸鹽的性質.設計思想：通過欣賞法創(chuàng)設一個學習情景,利用絢麗多彩的晶體形態(tài)的奇異美吸引學生,利用高科

7、產品的科學魅力激發(fā)學生的學習興趣；在情景中誘發(fā)質疑,創(chuàng)造學生自主學習的動力來源；呈現(xiàn)學習任務,讓學生有目的地進行自主學習.2、學生利用信息技術自主學習,探究知識,完成任務要求學生根據自己的興趣選擇硅、二氧化硅和硅酸鹽三種物質中的至少一種進行自主學習,通過互聯(lián)網查閱相關資料,并對資料進行分析處理,解決“硅、二氧化硅和硅酸鹽為什么能在信息技術和材料科學中得到廣泛的應用,這些硅產品的性能原理？硅、二氧化硅和硅酸鹽的性質？等問題,并設計好交流的材料,準備介紹自主學習的成果.教師巡堂,物色發(fā)言介紹自主學習成果的學生.設計思想：進行個別化和協(xié)作式相結合的自主學習,兼顧學生的志趣,使學生的主體性和個別化得到

8、較大的表達.學生運用互聯(lián)網手段查閱資料獲取信息,并運用比擬、分類、歸納、概括等方法對信息進行加工,開闊知識視野,改變重課內輕課外,重知識輕水平的教學思想和教學方法.這樣的教學氣氛十分有利于學生創(chuàng)新精神和問題解決水平的培養(yǎng).3、學生交流自主學習成果,師生共同進行學習評價、反響個別學生發(fā)言,介紹自主學習成果.所有學生將自主學習成果上傳到討論區(qū).并將學習成果編輯保存作為學習評價檔案.(后附局部學生的自主學習成果,可見學生所查閱的資料各有所向,這是由學生興趣和認知結構的差異所致.)設計思想：通過介紹、交流的學習方式,使學生的學習成果得以發(fā)表和分享,培養(yǎng)了學生的語言組織和語言表達的水平,同時增強了學生的

9、榮譽感,體會協(xié)作學習的喜悅.實現(xiàn)評價目標多元化,努力將評價貫穿于化學學習的全過程,促進學生知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度和價值觀等方面都得到開展.三總結歸納通過以上的學習成果交流,指導學生閱讀教材,總結歸納本節(jié)的內容如下：1、 單質硅用途：制造集成電路、晶體管、硅整流器等半導體器件,制造光電池、太陽能電池和硅芯片.性質：晶體硅的導電性介于導體和半導體之間,是良好的半導體材料.2、 二氧化硅用途：制造光導纖維、化學儀器、光學儀器、鐘表和電子器件等,制造水晶和瑪瑙飾物.性質：熔點高、硬度大.具有壓電效應.化學性質穩(wěn)定.3、 硅酸鹽用途：制造陶瓷、玻璃、水泥性質：結構復雜,一般不溶于水,化學性質穩(wěn)

10、定.設計思想：照應法結課.解決課前提出的問題,到達前后照應,有豁然開朗之效.突出本節(jié)的重點,有助于學生的知識掌握.四布置作業(yè)1、閱讀教材人民教育出版社：普通高中課程標準實驗教科書化學必修第62至68頁.2、完成第69頁習題1、2、33、書面作業(yè)：第69頁習題5,根據課堂上查閱的有關資料以“硅及其化合物對人類文明的奉獻為題,寫一篇小論文.設計思想：通過練習及時穩(wěn)固知識.小論文的開放性有利于實現(xiàn)評價目標的多元化和評價方式的多樣化.附：學生自主學習成果硅在材料科學和信息技術等領域有廣泛的用途.在宇宙航行、衛(wèi)星通信、計算機等方面大顯身手.在生活中也得到廣泛的應用,如石英鐘表、煤氣爐中的電子打火等.半導

11、體一一導電水平介于導體和絕緣體之間的物質,具有單向導電的特性.太陽能電池板為什么能夠發(fā)電？屋頂上排滿太陽能電池板,就可以實現(xiàn)家中用電的自給.太陽能電池板也同晶體管一樣,是由半導體組成的.它的主要材料是硅,也有一些其他合金.太陽能電池板是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中最重要的部件之一.太陽能電池板的外表由兩個性質各異的局部組成.當太陽能電池板受到光的照射時,能夠把光能轉變?yōu)殡娔?使電流從一方流向另一方,輸出直流電存入蓄電池中.太陽能電池板就是根據這種原理設計的.太陽能電池板由電池片、組件邊框、鋼化玻璃、封裝材料以及接線盒等組成.CPU的結構CPU的中間就是我們平時稱作核心或CPU內核的地方,這顆由單晶硅做成的

12、芯片可以說是電腦的大腦了,所有的計算、接受/存儲命令、處理數(shù)據都是在這指甲蓋大小的地方進行的.電子身份證xx年3月,北京、上海、深圳等6個城市的居民將拿到全新的身份證-作為試點城市的居民,他們將首先拿到第二代身份證-電子身份證.到xx年,將根本完成全國10億多張身份證的更換.證上所在信息來看,二代證與現(xiàn)行的身份證并無二致,最大的區(qū)別在于,它的內部嵌入了一枚指甲蓋大小的非接觸式IC芯片,從而實現(xiàn)了“電子防偽和“數(shù)字治理兩大功能.結晶體原子、離子或分子按一定的空間次序排列而形成的固體,具有規(guī)那么的外形.如食鹽、石英、云母、明磯等.光導纖維利用光導纖維進行的通信叫光纖通信.一對金屬線至多只能同時傳送

13、一千多路,而根據理論計算,一對細如蛛絲的光導纖維可以同時通一百億路！鋪設1000公里的同軸電纜大約需要500噸銅,改用光纖通信只需幾公斤石英就可以了.另外,利用光導纖維制成的內窺鏡,可以幫助醫(yī)生檢查胃、食道、十二指腸等的疾病.光導纖維胃鏡是由上千根玻璃纖維組成的軟管,它有輸送光線、傳導圖像的本領,又有柔軟、靈活,可以任意彎曲等優(yōu)點,可以通過食道插入胃里.光導纖維把胃里的圖像傳出來,醫(yī)生就可以窺見胃里的情形,然后根據情況進行診斷和治療.高壓鈉燈鈉蒸氣放電發(fā)光問題早在1950年就得以解決,由于沒有一種能抵御高溫鈉蒸氣1400C強烈腐蝕的特殊材料,所以,直到1965年才制取第一支高壓鈉燈.水晶與保健

14、明代著名醫(yī)學家李時珍在?本草綱目?中記述,水晶“辛寒無毒,主治“驚悸心熱,還能治療“肺癰吐膿、咳逆上氣,能“安心明目、去赤眼、熨熱腫、“益毛發(fā)、悅顏色.水晶是一種頗為人們喜愛的寶石,在古代,稱之為“水精,即水的精華,此上還稱之為“水玉、“白附、“玉晶、“千年冰、“菩薩石、“放光石等.古希臘著名哲學家亞里斯多德也認為,水晶是由冰逐漸演變而成.其實,水晶是二氧化硅SiO2的晶體,與水或冰沒有內在聯(lián)系.它通常為無色透明,但含鐵族元素時可具有不同的顏色,如紫爭、黃色、煙灰色等.當不晶中含有沿一定方向排列的纖維或針狀礦物時,就可加工成“水晶獵眼或“星光水晶或“發(fā)晶,假設含有水的包裹體時,即可能成為“水膽

15、水晶.我國江蘇東海水晶產量占全國的二分之一,素有“水晶之鄉(xiāng)的美稱.長期以來,水晶以其晶瑩透明、溫潤素凈而被人們視為圣潔之物,并相信佩戴之能“御邪魔,拆鬼神",是桔祥之象征.水晶飾品清涼艷麗,夏天佩戴給人增添涼爽之感,解除炎暑之煩燥.在我國西北地區(qū),害火眼一種眼疾的人那么相信戴上水晶眼鏡能解牛眼中之火從而消除眼疾.水晶的潔白無瑕宏觀的,也使人們相信其中藏有神靈,將其制成圓球加以凝視,可以預言未來,所以日本人總喜歡把水晶球陳設于家中.水晶之品種尤以紫色水晶紫晶最為珍貴,除其色澤高雅之外,我們的祖先一直認為紫晶可以促使相互諒解,保佑萬事如意.現(xiàn)在羅馬大教堂的主教常佩戴紫晶戒指,典禮上那么用

16、水晶制成的高腳酒杯盛酒.此外,天然水晶含有多種對人體有益的元素,不具放射性,凡此種種,使得水晶及其制品,長期以來倍受人們青睞.水晶的分類一、按工業(yè)用途分：壓電水晶、光學水晶、熔煉水晶,主要從裂隙、包裹體、節(jié)瘤、雙晶等方面進行區(qū)分.二、按顏色、形態(tài)和物性差異分：1、水晶：無色、透明如水的晶體；2、紫晶：含三價鐵和鎰,呈現(xiàn)紫色透明或半透明者；3、煙水晶俗稱為茶晶,呈現(xiàn)黃色或煙褐色的透明晶體；4、墨晶：墨黑色,含有機質的半透明晶體；5、黃晶：含二價鐵呈現(xiàn)黃色到紅一桔黃一褐色的透明晶體；6、薔薇水晶：含Ti等微量元素,顯薔薇色7、草入水晶俗稱發(fā)晶：含金紅石、角閃石、電氣石等針狀礦物包裹體者；8、綠水晶

17、：含陽起石針狀包裹物；9、彩虹水晶：含有細水氣泡或淬體充填裂隙的水晶,這些裂隙通過干預光產生彩虹.2021-2021年高中化學?無機非金屬材料的主角一一硅?教案6第一課時新人教版必修1教學目標：1、能說出二氧化硅的主要物理性質.2、知道二氧化硅的主要化學性質.3、能了解硅酸的制取和性質.4、指導學生搜集并觀察身邊及生活環(huán)境中的石英、砂石、水晶、各種含硅礦物、粘土等實物,分析比擬其性狀硬度、色澤等物理性質的異同,練習學生的觀察水平.教學重點：二氧化硅的主要化學性質.教學過程：導課問題：1、結合元素周期表答復：非金屬元素種類？在周期表中的位置？2、地殼中氧和硅的含量？3、大氣中氧和氮的含量？4、影

18、響大氣質量的氣態(tài)氧化物主要有哪些？5、人體生理必須的食用鹽是什么物質？學生閱讀P60前言答復以上問題.板書第四章非金屬元素及其化合物引言二氧化硅、粘土等物質在現(xiàn)代科技、工農業(yè)生產中發(fā)揮著很大的作用,今天我與同學們一起到硅“家里作客,探討一下其中的“秘密.板書第一節(jié)無機非金屬材料的主角一硅設問誰知道硅在地殼中的含量？答復硅是自然界中分布很廣的一種元素,它白含量僅次于氧居第二位,為26.3%投影圖41硅的廣泛存在講述硅的氧化物及硅酸鹽構成了地殼中的大局部巖石、沙子和土壤,約占地殼質量90%以上.各種各樣的硅酸鹽和水、空氣和陽光構成了人類及生物生存的根基.自古至今,在無機非金屬材料中,硅一直扮演者主

19、角的角色.問題碳和硅元素結構上又和不同？推測硅單質的性質有哪些？學生閱讀P62中間自然段.答復硅位于元素周期表IVA,與碳元素同族.原子最外層均有四個電子.硅同、Si284匕4d*¥金金碳元素一樣,其原子即不容易失去電子又不容易得到電子,主要形成四價的化合物.導課下面我們學習硅的兩種重要化合物板書一、二氧化硅和硅酸投影金剛石、晶體硅、二氧化硅的晶體模型及水晶標本.講述硅為親氧元素,在地球上硅主要是以熔點很高的氧化物及硅酸鹽形式存在；而碳主要形成石灰?guī)r和碳酸鹽礦物,碳的氧化物二氧化碳通過光合作用進入以碳為骨架的有機世界.板書1、二氧化硅SiO2講述地球上天然二氧化硅成為硅石,約占地殼質

20、量的20%,存在形態(tài)有結晶性和無定性兩種.投影1二氧化硅晶體模型:閱讀科學視野.講解1將晶體硅結構中的每一個“硅-硅共價鍵翻開,并在其間夾入一個氧原子,就形成了二氧化硅的晶體.這樣,每個硅原子和四個氧原子以共價鍵結合,形成以該硅原子為中央的正四面體型結構,這種正四面體型結構向空間伸展,就形成了具有空間網狀結構的原子晶體.由于每個氧原子同時和兩個硅原子成鍵,所以二氧化硅晶體中,硅氧原子數(shù)之比為1:2,SiO2只表示一種比例關系,并不表示晶體中存在SiO2的小分子.展示1水晶與瑪瑙示意圖：講述水晶一石英中無色透明的晶體；具有彩色環(huán)帶狀或層狀的稱為瑪瑙.二氧化硅可用來做光導纖維.投影1講述石英可用來

21、做石英鐘、石英表,耐高溫的石英玻璃；水晶可以用來制造電子工業(yè)中的重要部件、光學儀器、工藝品、眼鏡片等,含有有色雜質的石英,還可用于制造精密儀器軸承,耐磨器皿和裝飾品等.板書(1)物理性質：堅硬、難溶固體(2)化學性質：投影展示SiO2與CO化學性質的比擬物質二氧化硅(SiO2)二氧化碳(CQ)與水反響與酸反響與堿反響與堿性氧化物反響與碳反響學生交流老師補充完善答案.講解從上表可以看出,二氧化硅能與堿反響生成相應的鹽和水,是一種酸性氧化物,它不能溶于水得到相應的酸一一硅酸.強調酸性氧化物一般不與酸發(fā)生化學反響,而二氧化硅卻能與氫氟酸發(fā)生反響,這也是工業(yè)上用氫氟酸雕刻玻璃的反響原理.以上兩點,屬二

22、氧化硅的特性.由此,我們可總結出二氧化硅的主要化學性質為：講解并板書不溶于水的酸性氧化物,能與氫氟酸反響1、酸性氧化物SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2+CaO=CaSiO3高溫2、氧化性：SiO2+2C=Si+2CO3、特殊性：SiO2+4HF=SiF4T+2凄.思考玻璃中含有SiO2,而硅酸鈉又是一種粘合劑,答復為什么實驗室中盛放堿液的試劑瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？答復由于SiO2是酸性氧化物,能和堿起反響,容易使瓶塞和瓶頸粘在一起而不能翻開.過渡剛剛我們提到二氧化硅不能溶于水得到相應的酸一一硅酸.那么,硅酸是怎樣的一種酸？它怎樣制得呢？下面我們就來學習這個問題.板書2.硅酸(H2SQ3)講述硅酸是一種比碳酸還要弱的酸,它不溶于水,不能使指示劑變色,是一種白色粉末