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1、第一节 无机非金属材料的主角硅一、教学设计为什么要选取硅作为非金属的开篇呢从硅及其化合物在国民经济中的地位来看，从学科开展的角度来看，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、通信及宇宙航行、卫星等方面大显身手，而且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。无机非金属材料中硅元素唱主角，而含硅元素的材料制品大都是以二氧化硅为原料。所以，首先介绍硅及其化合物，突出了它在社会开展历程中、在科学现代化中的重要性和应用价值。从物质存在和组成多样性的角度来看，硅是无机非金属的主角，是地壳的根本骨干元素。自然界中的岩石、土壤、沙子主要以二
2、氧化硅或硅酸盐的形式存在，地壳的95%是硅酸盐矿。所以，介绍硅及其化合物，表达了硅元素存在的普遍性和广泛性。从认知规律来看，硅元素的主要化合价只有+4价，硅单质比较稳定，硅的化合物知识也比较简单。因此，学生的学习负担比较轻，有利于学习积极性的保护和培养。本节内容编排有以下特点：从硅及其化合物的知识体系来看，它由二氧化硅和硅酸、硅酸盐以及硅单质等三局部内容组成。在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，有利于学生接受。从知识内容的
3、安排上来看，重点、非重点把握准确。主干内容保持一定量，并重彩描绘。例如，二氧化硅的知识突出酸性氧化物的性质，在“科学视野中介绍硅氧四面体结构，了解二氧化硅的一些物理性质，然后以图配文的方式介绍了二氧化硅的用途，最后让学生通过日常生活中的一些事实，以“思考与交流的方式得出二氧化硅的化学性质。在学习二氧化硅的化学性质时，既介绍了酸性氧化物的共性，又介绍了SiO2的特性，扩展了学生对非金属酸性氧化物的认识。硅酸盐重点介绍硅酸钠溶液的性质和用途。对非重点知识和拓展性内容，采用多种形式来呈现。例如，简要介绍了硅酸的制取原理和硅胶的用途，应用广泛的硅酸盐产品以图片的形式呈现，一些新型陶瓷以“科学视野的方式
4、介绍，硅酸盐的组成以“资料卡片的形式介绍，等等。总之，硅及其化合物知识的介绍，既表达了元素存在的广泛性又表达了应用的前瞻性，既有亲近感又可以使学生开阔眼界，同时也能使学生增强对学习化学的重要性的认识。本节教学重点：二氧化硅的性质。本节教学难点：硅酸盐的丰富性和多样性。教学建议如下：1.采用比照的方法，联系碳、二氧化碳等学生已有的知识和生活经验来介绍硅、二氧化硅等新知识。联系和比照是一种有效的学习方法，通过比照可加深对知识的理解，有利于学生对知识的记忆和掌握。因此，应指导学生学会运用比照的方法来认识物质的共性和个性、区别和联系。碳和硅是同一主族相邻的两种元素，它们的性质既有相似之处，又有不同之处
5、。在教学时要突出硅的亲氧性强于碳的亲氧性，从而引导学生理解硅的两种存在形式二氧化硅和硅酸盐。对于SiO2化学性质的教学，可启发学生根据SiO2和CO2都是酸性氧化物这一特点，把它们的性质一一列出。然后引导学生从硅的亲氧性大，得出常温下SiO2的化学性质稳定；在加热的条件下，SiO2才能与碱性氧化物起反响，等等。在介绍硅酸时，可以补充这样一个实验：将CO2通入Na2SiO3溶液中，引导学生观察白色胶状沉淀的生成，从而加深对H2SiO3的酸性弱于碳酸的认识。对于硅单质，主要让学生了解硅是重要的半导体材料，在电子工业上有广泛的用途。SiO2的结构知识属于拓展性内容，在教学中不作要求。2.要多运用日常
6、生活中的事例进行教学。非金属元素首先介绍硅元素，硅的化合物普遍存在是原因之一。因此，教学时要多注意联系生产和生活实际，充分利用实物、模型及教科书中的彩图和插图，通过放映教学录像，学生自己搜集有关的实物或照片，在课堂上展示交流等方法，增强教学的直观性，激发学生的学习兴趣，培养学生热爱科学的情感。例如，可用生活事例来说明SiO2质硬、不溶于水的性质，引导学生通过观察教科书中的图片、观察陶瓷和玻璃制品等实物来了解硅酸盐的广泛用途等。3.通过自学讨论的方法进行硅酸盐的教学。学生的学习是一个自主构建的过程。他们带着自己原有的知识背景、活动经验和理解走进学习活动，并通过自己的主动活动，包括独立思考、与他人
7、交流和反思等，去构建对化学知识的理解。例如，讲硅酸盐时可指出，最常见的可溶性硅酸盐是Na2SiO3，它的水溶液称为水玻璃。然后展示样品，观察水玻璃的黏稠性。同时拿出一块反复充分浸过水玻璃并已枯燥的布条，把它放在火焰上，结果布条不能燃烧，从而认识用水玻璃浸泡织物可以防火。最后，对于硅酸盐的丰富性和多样性，建议学生以阅读、交流的方式来完成。二、活动建议【实验4-1】控制溶液混合物的酸碱性是制取硅酸凝胶的关键。盐酸的浓度以6 mol/L为宜。在饱和Na2SiO3溶液中，滴加酚酞溶液呈红色。逐滴参加稀盐酸，待溶液红色变浅并接近消失时，有透明的硅酸凝胶产生。【实验4-2】假设无硅酸钠溶液，可用市售的水玻
8、璃代替。一定要使小木条或滤纸条反复浸透。水浸过的滤纸或小木条，当水分蒸发后就燃烧。硅酸钠溶液浸过的滤纸或小木条，当水分蒸发后不易燃烧(滤纸只起泡)。三、问题交流【思考与交流】物理性质：熔点高、硬度大。化学稳定性：化学稳定性好，除氢氟酸外一般不与其他酸反响，可以与强碱如NaOH等反响，属于酸性氧化物。SiO2的这些性质主要和它的结构有关。SiO2是正四面体的空间网状结构，因此性质很稳定。四、习题参考1.1 2 32.材料物理性质化学性质玻璃硬度高、耐磨损，耐高温,较脆化学性质很稳定陶瓷硬度高、耐磨损，耐高温定化学性质很稳3.晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料，主要应用于信息技术和光电池等方面。4.1复原剂2化合反响氧化复原反响；置换反响；复原剂。5.不要求课后马上完成，建议学生在一定的时间内，由个人或小组合作完成。最好物色学有余力的同学多花功夫写出质量较高的小论文。