二氧化硅和硅酸的性质教案.docx

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二氧化硅和硅酸的性质教案

2008年全国高中化学优质课（华北区）观摩评比暨教学改革研讨会北京市参评教学设计

二氧化硅和硅酸的性质

中央民族大学附属中学

赵长宏

和社会之间的相互关系，逐步树立可持续发展的思想。

”

建构主义学习理论指出：

“教学应该以学生为中心，在整个教学过程中由教师起组织者、指导者、帮助者和促进者的作用，利用情境、协作、对话等学习环境要素充分发挥学生的主动性、积极性和首创精神，最终达到使学生有效地实现对当前所学知识的意义建构的目的。

”

因此，在化学课堂教学设计中，要充分利用学生的“前认识”——生活体验和学习体验，精心创设研究情境，引导学生分析和解决问题，激发学生学习化学的兴趣和参与课堂教学的积极性和主动性，培养学生观察、分析、解决问题的能力，在探究活动的过程中，学会探究的基本方法，在小组合作的过程中，感受获得成功的喜悦，学会合作与主动交流，引领学生掌握知识，提高能力，获得方法，走向成功。

（二）教学背景分析

本节课的教学内容是人教版高中化学新课程必修1模块第四章第一节《无机非金属材料的主角——硅》的一课时。

第四章是整个必修阶段较为全面、详细地学习和研究典型非金属元素单质及其化合物性质，以及它们在生产生活实际中的重要应用的一章。

将硅及其化合物的性质和应用作为非金属的开篇，突出了硅在社会发展历程中、国民经济中、信息化社会中的重要性和应用价值，能够让学生充分认识硅及其化合物在非金属材料和信息技术领域，在建筑、通信、光电技术及航空航天等方面有广泛的应用，前景十分广阔，地位十分重要。

本章的教学内容对于夯实化学实验方法和计量方法、强化物质分类法在化学研究和学习中的应用、巩固离子方程式的书写和氧化还原反应的知识具有重要的作用。

二氧化硅具有典型的酸性氧化物的性质，在生活中学生对含有二氧化硅的物质也有较多的接触，感性知识较为丰富，从感性知识上升为理性知识，学习起来具有亲切感，因此通过学案材料提供日常生活中的含硅的物质的应用，得出二氧化硅的一些性质，突出化学的实用性和创造性，培养学生分析、筛选、归纳、总结的能力；在二氧化硅的性质的研究过程中，突出元素化合物性质的研究思路和方法“酸碱性——氧化性——特性”，既介绍酸性氧化物的共性，又从氧化还原角度介绍其氧化性在生产实际中的应用，还介绍二氧化硅的特性，扩展了学生对非金属氧化物的认识，形成完整的元素化合物性质的研究思路和方法，为学生以后的自主学习奠定基础；硅酸的溶解性和弱酸性学生很容易接受，不作为本节课的知识重点，但是设计实验方案比较硅酸和碳酸酸性的强弱，不仅能培养学生应用已有的知识解决新的问题的能力，使学生获得成功的喜悦，更能够很好的培养学生的问题意识和探究精神，使学生在探究的过程中，进一步理解探究的意义，学习科学探究的基本方法，提高科学探究的能力，善于与人合作，具有团队精神；课后总结和反思，能够培养学生的问题意识，鼓励学生发现和提出有探究价值的化学问题，敢于质疑，勤于思索，逐步形成独立思考的能力，提高自主学习化学的能力。

（三）本课教学目标设计

[知识与技能]

（1）认识二氧化硅、硅酸的性质和它们在生活生产中的重要应用；

（2）通过阅读学案、演示实验，培养学生提炼、观察、分析和归纳总结的能力；

（3）在学生实验方案设计、选择与交流的过程中，培养学生分析问题、解决问题以及合作、主动交流能力。

[过程与方法]

（1）利用学案、演示实验、板书设计，帮助学生认识二氧化硅和硅酸的重要性质和应用；

（2）引导学生设计实验比较硅酸、碳酸酸性强弱，帮助学生体验科学的探究过程，学习科学探究的基本方法，提高科学探究能力，培养合作意识和探究精神；

（3）反思和总结过程中，培养学生的问题意识，以及敢于质疑、勤于思考、逐步形成独立思考的能力。

[情感态度与价值观]

（1）通过演示实验、实验方案设计、反思与交流、研究性作业的布置，激发学生主动参与的热情，帮助学生在合作的过程中体会到成功的喜悦和合作的乐趣；

（2）通过对二氧化硅和硅酸在生产生活中的应用的认识，激发学生化学学习和研究的热情，体会化学的实用性和创造性。

[教学重点]

1．二氧化硅的性质；

2．硅酸与碳酸酸性强弱比较的实验方案设计与选择。

[教学难点]

硅酸和碳酸的酸性强弱的比较的实验方案设计与选择。

（四）教学过程与教学资源设计

[教学辅助]PPT辅助教学课件和视频资料

[实验用品]

Na2SiO3溶液、盐酸溶液、大理石、饱和NaHCO3溶液、酚酞、热水浴、启普发生器、洗气瓶、导气管、双口塞、黑白纸板、大试管4支、滴管1支、试管架1个、托盘1个。

教学过程设计：

教师活动

学生活动

教学策略

[引入]在化学实验室中，我们经常会看到盛装液体试剂的试剂瓶，有的是用磨口玻璃塞，有的是用橡胶塞。

这是为什么呢？

[板书]二氧化硅和硅酸的性质

[阅读]请认真阅读学案（后附），从学案提供的生活生产中常见的含硅元素的物质的应用中，分析归纳二氧化硅有哪些性质？

并填写在学案的相应位置。

[交流]从学案中得到的二氧化硅的性质。

[板书]

SiO2

熔点高、硬度大、难溶于水

SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O

SiO2+2OH－=SiO32－+H2O

[解释]Na2SiO3溶液是一种粘稠的液体，工业上常用作粘合剂，它可以把玻璃粘合在一起。

[设问]SiO2能和碱溶液反应，只生成盐和水，说明SiO2是什么样的氧化物？

[追问]酸性氧化物的通性除了能够和碱反应生成盐和水，还能和那类物质发生反应？

[板书]

酸性SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O

氧化SiO2+2OH－=SiO32－+H2O

物SiO2+CaO===CaSiO3

[提问]通过SiO2的化学式中各元素的化合价，我们能否得到其具有氧化性或还原性的信息？

高温

[板书]

氧化性SiO2+2C===Si+2CO

[解释]工业上就是利用这个反应，用过量焦炭将地壳中含量丰富的二氧化硅转化为在半导体工业中发挥巨大作用的单质硅的。

[展示图片]玻璃中含有二氧化硅。

常见的玻璃，有光滑透明的，也有磨砂玻璃，还有刻有各种图案的艺术玻璃。

在工业生产中，一般是怎样实现在玻璃上留下这些痕迹的呢？

[视频]玻璃的雕刻。

[板书]

特性SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O

[提问]为什么碱性试剂要保存在带有胶塞的试剂瓶中？

[提问]二氧化硅是酸性氧化物，对应的酸是硅酸。

那么，如何用二氧化硅制得硅酸？

[演示]在一支试管中加入Na2SiO3溶液，然后向其中加入两滴酚酞，最后逐滴加入盐酸，观察现象。

[解释]硅酸钠溶液中加入酚酞变红的原因和碳酸钠溶液中加入酚酞变红的原因相同，我们会在以后的选修模块的学习中得到答案。

[铺垫]在酸+盐新酸+新盐的复分解反应的一般规律是：

强酸制弱酸。

因此，在反应中体现了硅酸的弱酸性。

[板书]

H2SiO3

难溶于水、弱酸

Na2SiO3+2HCl=H2SiO3（胶体）+2NaCl

SiO32-+2H+=H2SiO3（胶体）

[提问]硅酸和碳酸都是弱酸，如何比较二者酸性强弱？

[布置]请充分利用学习过的知识，设计尽可能多的实验方案，比较硅酸和碳酸酸性的强弱。

并填写在学案相应的位置。

[讲解]实验方案设计要包括：

实验原理、实验试剂、实验仪器、实验操作、实验现象及相应的实验结论。

[汇报与交流]各小组汇报实验方案，并为演示实验进行实验方案的选择。

[演示]两支试管中分别盛有硅酸钠溶液，向其中一支试管中通入二氧化碳气体，另一支试管做对比，两支试管都放入热水浴中。

观察现象。

[小结]

1、研究物质性质的思路和方法：

酸碱性；

氧化性；

特性。

2、选择实验方案的原则：

科学性；

安全性；

可行性；

简约性。

[反思与交流]

对于二氧化硅和硅酸的性质，你还有哪些困惑准备在课后继续探究？

[研究性作业]

二氧化硅和二氧化碳化学性质相似，但物理性质上却有很大的不同，原因是什么？

观察、思考。

阅读、分析、总结二氧化硅和硅酸的性质，并整理记录在学案的相应位置。

汇报和交流。

整理、记录，书写化学方程式，并练习书写离子方程式。

倾听、领会。

思考、回答：

SiO2属于酸性氧化物。

回忆、回答：

酸性氧化物可以和碱性氧化物化合生成盐。

思考与回答：

根据SiO2中硅元素的化合价为+4价，是硅元素的最高价态，因此在反应过程中，SiO2表现氧化性。

倾听。

在方程式整理和记录中体会SiO2的氧化性。

观看视频，领会玻璃的雕刻原理。

整理学案。

结合二氧化硅的性质，思考、回答：

由于玻璃中含有二氧化硅，可以和碱反应生成粘稠的硅酸钠溶液，将磨口玻璃塞和试剂瓶粘合在一起。

思考与回答：

由于二氧化硅难溶于水，所以只能利用其硅酸盐溶液和酸来反应制得。

观察实验现象：

Na2SiO3溶液中加入酚酞后，溶液呈红色，说明Na2SiO3溶液呈碱性；在滴入盐酸的过程中，红色逐渐变浅并最终得到一种凝胶，说明硅酸难溶于水。

倾听。

倾听、领悟。

整理学案。

小组合作，设计实验方案，比较硅酸和碳酸酸性的强弱。

实验方案交流与选择。

观察实验现象：

通入二氧化碳的试管中，出现凝胶。

说明硅酸的酸性弱于碳酸。

倾听、记忆、感悟。

反思、交流。

倾听、思考。

利用学生熟悉的情境引入，突出化学的实用性，激发学生的研究热情。

突出硅的化合物在生产生活实际中的重要用途，体现化学的创造性和实用性。

并培养学生阅读、分析、归纳、总结的能力和良好的化学学习习惯。

培养学生语言表达能力以及信息整理能力。

板书设计由二氧化硅的物理性质到化学性质，培养学生化学的思维方法，同时夯实化学方程式和离子方程式的书写。

应用物质的分类法进行化学物质性质的研究。

应用氧化还原知识，从元素的化合价角度预测物质是否具有氧化性或还原性。

培养良好的学习习惯和化学学习意识。

认识事物的特殊性。

培养学生利用已有知识，分析、解决实际问题的能力。

训练学生的理性思维。

利用实验，加深学生的感性认识，并培养学生由感性到理性的认识方法。

渗透新课程的学习方式。

夯实化学方程式和离子方程式的书写。

创设问题情境，培养学生的质疑精神和探究精神，帮助学生体验科学的探究过程。

激发学生主动参与热情；学会合作、分享，并能主动交流。

培养学生科学探究能力，体验科学探究过程，渗透实验方案设计、实验条件控制等方法，渗透方案设计的选择原则。

使学生感受成功的喜悦和合作、探究的乐趣。

建立起研究物质性质的基本思路和方法，即从酸碱性、氧还性、特性来研究物质的性质，为今后的自主学习打下基础。

渗透实验方案的选择原则，进行学法指导。

培养学生的反思意识和问题意识以及敢于质疑的精神。

带着问题下课，延续学生探究热情，培养学生探究习惯，提高自主学习化学的能力。

[板书设计]二氧化硅和硅酸的性质

SiO2

H2SiO3

副板书

难溶于水；熔点高；硬度大

酸性SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O

氧化SiO2+2OH－=SiO32－+H2O

物：

SiO2+CaO===CaSiO3

氧化性：

SiO2+2C===Si+2CO

特性：

SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O

难溶于水、弱酸性

Na2SiO3+2HCl=H2SiO3+2NaCl

SiO32-+2H+=H2SiO3

酸性：

H2SiO3

教学流程图：

（五）学习效果评价设计

本节课的教学设计旨在实现“三维”目标的同时，渗透科学的探究方法，同时达到知识和能力的提高。

精心设计的板书，技巧性地展现了全课内容的重点和难点；增补的探究性实验设计过程，让学生在体验科学探究过程中不断体会到合作和探究的乐趣，学习科学的探究方法，提高探究的能力；元素化合物性质研究的思路和方法以及实验方案设计与选择的原则的总结和指导是本节课学法渗透的核心，教师在引导学生走向知识和收获知识时，更关注到学生能力和方法上的收获；设计的各种情境，很好地关注学生的学习体验和生活体验，学生的适应性和活动很好匹配。

化学学习中常见的现象引入，将研究内容从实际中带入到中学化学课堂，既能激发学生学习兴趣、创造研究情境，更能更好地建立起化学知识与实际问题之间的联系，将新知识和学生的生活体验结合起来，很好地将学生从生活带入到化学研究中来；学案资料中提供常见的含硅的物质在生产生活中的应用，由学生分析、归纳和总结出二氧化硅和硅酸的典型性质，不仅培养学生的分析、归纳能力，更能充分显示出化学的创造性和实用性；启发学生设计实验比较硅酸和碳酸的酸性强弱的实验方案设计和选择的过程中，引导学生充分利用已有的知识，设计并选择实验方案，体验科学探究的过程，培养科学的探究精神，提高学生的探究能力，渗透了科学的探究方法；“反思与评价”中引导学生对自己学习效果进行反思，对学习中的困惑进行总结，培养学生的问题意识和质疑精神，并激励学生继续进行课堂外的交流和探究；课后“研究性作业”，关注不同层次学生的发展，将学生课上探究的热情和习惯延续到课后，给各种层次的学生提供提升的平台和空间；对学生进行研究元素化合物性质的思路和方法——酸碱性、氧还性、特性以及实验实验方案设计和选择的原则——科学性、安全性、可行性、简约性的学法指导，对学生以后化学的自主学习和研究起着重要的指导作用。

对于知识目标的达成度，可以在课外的纸笔作业中有所体现，对学生的能力、过程与方法、情感态度与价值观目标的达成度，可以通过活动表现评价表的方式进行评价。

“硅酸和碳酸酸性强弱比较的实验方案设计”探究活动表现评价表

评价的内容

评价细目

评价结果

备注

好

一般

需改进

方案设计过程

1．是否积极参与方案设计？

2．是否有自己独到的见解？

3．能否对所有方案进行对比、选择和评价？

交流与表达

1．能否对设计方案作准确、有条理的表达？

2．能否对他人观点做准确、恰当的补充？

3．能否对他人的观点提出合理的质疑并能正确回答他人质疑？

整体评价

1．参与意识

2．合作意识

3．知识的理解和应用

4．交流表达能力

6．处理现场提问的应变能力

整体表现

评价结果

[附件]《二氧化硅和硅酸的性质》学案

你知道吗？

材料2：

光导纤维的基本原料是廉价的石英玻璃。

只要入射角满足一定的条件，光束就可以从一端传到另一端，而不会在中途漏射。

数以万计的光导纤维整齐地排成一束，就可做成光缆——“信息时代的神经”。

材料1：

石英表中的石英，各种饰品中的水晶、玛瑙，它们和普通砂子一样，主要化学成分都是SiO2。

石英是结晶型的SiO2，当SiO2结晶完美时就是水晶，SiO2胶化脱水后就是玛瑙。

SiO2不和水发生作用，但在石英、水晶、玛瑙使用的过程中，要防止和碱性物质接触，也不能用碱性洗涤剂擦洗。

二氧化硅和硅酸的性质

二氧化硅

SiO2

（silicondioxide）

物理

性质

化

学

性

质