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1、硅及其重要的化合物 第一课时 教学目标知识技能：在学习碳族元素知识的基础上，进一步认识硅的晶体结构、性质和用途。能力培养：通过联系碳的已学知识来学习硅的新知识，有助于培养学生对新旧知识进行归纳比较的逻辑思维能力；通过金刚石的结构，培养学生的空间想像能力。科学思想：通过定量和定性分析，认识晶体类型与晶体主要物理性质的关系，进一步渗透结构决定性质的观点。科学品质：在学生从书本和课堂汲取知识的同时，介绍我国古今科学家的重大发明和当代国内外的新技术、新成果。在大量的直观感性材料的陪衬下，使化学学习不再使人感到枯燥乏味而是生动有趣；为学生构架一座从书本知识到现代科技知识和生活实际的桥梁。有助于学生开阔眼
2、界，提高科技文化素养。理解更多的现代相关科学理论与技术。科学方法：通过对硅晶体样品、金刚石球棍模型、硅晶体常温超真空扫描隧道显微镜图像的观察，进行“观察方法”这一自然科学方法的指导。重点、难点 理解掌握晶体微粒种类及其相互间作用力与晶体类型关系；晶体类型与晶体主要物理性质的关系；掌握理论知识指导学习硅元素性质知识的方法；培养空间想像能力，会把平面图想像成空间结构，又能把空间结构表示在平面图上。教学过程设计教师活动学生活动设计意图 【引言】中国誉称“瓷国”。陶瓷是我中华民族一项最伟大的创造，具有悠久而辉煌的历史。原始陶器大约是1万年前出现在中国。“陶”作为历史上第一种人造材料成为人类摆脱蒙昧的时
3、代标志，秦兵马俑的制造展示了当时制陶规模和高超的技术与艺术水平。【展示秦兵马俑图片或录像】【讲述】瓷器在东汉晚期发明，到宋朝形成了举世闻名的“柴”、“汝”、“哥”、“钧”、“定”、“官”几大名窑，其制品工艺之精湛观看兵马俑图片或古瓷器图片、录像等。化学与历史、与社会、与日常生活紧密相关，通过 介绍以上知识，使学生提高兴趣，增加学生的感性认识。结合兵马俑古瓷器图片展示中华民族的古代文明，激发爱国主义情感。续表教师活动学生活动设计意图 达到“青如天”、“薄如纸”、“声如磬”的水平。而陶瓷主要含硅元素。【展示古瓷器的图片或录像】 【设问】你能否举出在现代社会中含硅元素的无机非金属材料吗？【展示】体现
4、现代文明的无机非金属材料的图片，如：加上“硅窗”的保鲜袋，超导材料，电子陶瓷，集成电路等。【讲解】能源、材料、信息，是文明的三大支柱。而能源问题的解决和信息社会飞速发展的前提是能源材料、信息材料的突破。硅在现代电子，航空航天，敏感材料，超导材料中起着十分重要的作用。我们正努力夺回世界材料科学的领先地位，再创中国材料科学的辉煌。【设问】谁知道硅在地壳中的含量？谁又知道硅在宇宙范围内的存量？【讲述】硅在地壳中的含量为27.72，仅次于氧居第二位。在宇宙范围内，硅的存量次于氢、氦、碳、氖、氧、氮，占第七位。【指导阅读】阅读课本第3页，第一、二自然段。【板书】一、硅在自然界中的存在形式【讲述】人类虽然
5、在一万年前制出了陶器，五千年前古埃及人发明了玻璃。而人类真正认识硅元素是在1823年由瑞典化学家贝采利乌斯用金属钾还原四氟化硅时获得单质硅的。【展示】硅晶体样品或彩图。【设问】请同学描述一下单质硅的色态？【板书】硅的物理性质回答：含硅元素的无机非金属材料有用于制造电脑的半导体材料如晶体管、集成电路，用于信息传递的光导纤维。玻璃、水泥以及超导材料等。联想我国古代历史发明的辉煌的同时，了解当代国内外新技术，新成果，以及我们与世界先进水平的差距。回答：硅是自然界中分布很广的一种元素，它的含量仅次于氧居第二位。在宇宙范围内的存量不清楚。阅读后归纳课本内容并回答：在自然界中无单质形式存在的硅，只有化合态
6、硅。硅是构成矿物和岩石的主要元素。回答：硅是灰黑色有金属光泽的固体。激发学生深层次的学习动机。将化学与社会紧密相连。丰富知识的外延，激发学生的好奇心。培养学生阅读总结能力及表达能力。以史为鉴，既渗透化学史教育又引发学生对新知识的探求情感。续表教师活动学生活动设计意图【讲述】在当今时代人们已能通过仪器观察一些物质的原子排列善，1990年美国等少数国家首先在296的低温下移动了原子。【展示】1993年中国科学院真空物理实验室在常温下以超真空扫描隧道显微镜为手段，通过用控针拔出硅晶体表面硅原子形成约2nm的汉字中国图片。（见附1）【投影】硅晶体结构平面图。【提问】1.画出平面图中硅晶体的最小结构单元
7、。2.画出最小结构单元的立体结构示意图。【展示】金刚石晶体球棍模型【投影并提问】在金刚石和硅晶体结构中，由碳原子或硅原子直接相连形成的最小环上有_个碳原子或有_个硅原子。相邻的Si Si键角_，相邻的CC键角_.回答：最小的碳原子环上有6个碳原子。同样最小的硅原子环上有6个硅原子。键角均为10928启发学生的空间想像能力。加深对空间正四面体网状结构的认识，从而建立金刚石、晶体硅结构的抽象思维概念。检验学生对晶体硅结构的抽象认识及空间想像能力。【投影】【提问】通过以上对硅晶体与金刚石晶体结构的对比，请你分析一下结构对它们主要物理性质的影响？回答：硅晶体与金刚石同属原子晶体，均为四面体结构，并向空
8、间无限伸展成空间网状结构。它们的物理性质特点为硬度大，熔、沸点高。但金刚石的键长短，键能大，所以其硬度，熔、沸点高于晶体硅。培养思考问题的逻辑方法。应从定性，定量两方面出发全面衡量。进一步树立结构决定性质的观点。【设问】晶体硅、金刚石、二氧化硅、碳化硅同属原子晶体，请同学们讨论一下这四种晶体的熔、沸点高低顺序？讨论思路：1.构成原子晶体的微粒为原子；2.晶体内结合力取决于原子间形成利用元素周期表、周期律，全面深入的分析问题。考续表教师活动学生活动设计意图【总结晶体硅的物理性质】1硅的熔、沸点高，硬度大。2由于硅原子半径大外层电子受核引力较小，因而是具有一定导电能力的半导体。与处于两性线附近的锗
9、一佯，是重要的半导体材料。【讲述】我们知道，碳在常温下化学性质很稳定，在高温下能跟氧气等物质反应。下面请同学们根据所学碳以及元素周期律知识，讨论归纳出一些硅的化学性质？【投影】碳、硅化学性质对比表（见附2）【对照投影归纳总结】碳、硅为A元素，最外层有4个电子，容易形成共价化合物。在化学性质上的相似点：常温时性质稳定，加热时可与O2、Cl2、H2等许多非金属反应。碳和硅都具有还原性。硅可用做炼钢时的脱氧剂。不同点：SiH4不如CH4稳定。硅可与氯气直接反应，碳不能与氯气直接反应，硅的非金属性比碳弱。另外硅在常温下可与氢氟 酸、强碱反应，碳则不能。的共价键的键长和键能；3周期表中 各原子位置。得出
10、结论：原子半径SiCO键长：CCSiOSiCSiSi键能：CCSiOSiCSiSi熔、沸点：金刚石二氧化硅碳化硅晶体硅学生可能的回答：1.硅、碳同属A元素，最外电子层有4个电子。所以硅的化学性质与碳相似。容易形成共价化合物。将碳、硅化学性质对比表记录于笔记中。察学生对结构决定性质这一思维方法的应用。增加学生活动的空间，培养归纳问题并利用已有知识对新问题进行探究的方法。通过对比加深对硅的化学性质的认识。【板书】四、硅的制法【指导阅读】课本第四页【讲述】用适量碳还原二氧化硅得到粗硅。将粗硅与氯气在高温下反应，得液态不纯的四氯化硅，经分留提纯用氢气还原即可得纯硅。【提问】写出以上各步制纯硅的化学反应
11、方程式？根据所讲的知识写出化学反应方程式：及时反馈学生对硅的化学性质的认识。书写化学方程式。续表教师活动学生活动设计意图【板书】五、硅的用途【投影】硅的应用树状图（或用电脑制作的课件来代替）。（见附3）【讲述】在科学家们的努力下，新思维、新方法层出不穷。人们正朝着按人的意志安排一个个原子的目标冲刺，多少奇迹将展现眼前。到那时新材料的研制和生产就像一千零一夜里的阿拉丁神灯一样，几乎无所不能，样样遂人心意地安排。【课后小结】指导学生归纳本节内容。观察与思考。回忆本节课所学内容，师生共同总结。介绍最新科学成就。激发学生强烈的创造意识。使学生对知识的认识不只停留在书本上认识科学的社会效益。激起其积极进
12、取追求科学的意识。培养学生叙述表达及归纳能力。【投影】随堂检测及时反馈教学效果。附1：常温下以超真空扫描隧道显微镜为手段通过用探针拨出硅晶体表面的硅原子在晶体硅表面形成规整的“中国”字样图形，这两个字的“笔画”宽度为2nm，为目前已知最小汉字。附2：碳和硅化学性质对比投影 性质 物质CSi 1常温：化学性质稳定2跟非金属反应C跟Cl2不直接反应3跟碱的反应4跟酸的反应5还原性C跟强碱不反应Si+2NaOH+H2O= Na2SiO3+2H2*Si+4HF=SiF4+2H2附3：硅的应用树状图 第二课时 教学目标知识技能：让学生理解二氧化硅的晶体结构，掌握二氧化硅的化学性质，了解其用途；并对硅酸的
13、组成、性质及硅酸盐的组成和用途形成初步的认识；培养学生一定的操作技能。重点、难点培养学生的阅读能力、自学能力；用对比的方法理解和掌握知识的能力，分析问题的思维能力。科学思想：通过二氧化硅和硅酸钠知识的学习，培养学生树立物质科学品质：通过展示水晶样品和二氧化硅的结构模型，让学生感受到化学世界里美的感染与激励，激发学生的求知欲和学习兴趣；通过对二氧化硅和硅酸盐用途的讨论，让学生体会到化学与社会的紧密联系，增强学生学习化学的情感需要；通过对我国陶瓷发展史的讨论，激发学生的爱国热情。科学方法：培养学生学会由结构入手认识性质，由性质认识用途的方法；由模型入手认识微观结构的方法；用表格来处理资料等科学方法
14、。重点、难点 二氧化硅的结构和化学性质；培养学生的自学能力和对比分析的能力；培养学生学会由结构入手认识性质，由性质认识用途的方法；培养学生用表格处理资料的科学方法。教学过程设计教师活动学生活动设计意图【引言】在地壳里，硅的含量在所有元素中居第二位。在自然界里硅只以化合态存在。你能写出一些硅的化合物的化学式吗？这节课我们就来学习硅的化合物的有关知识。先看二氧化硅的结构及性质。【板书】二、二氧化硅写出一些含硅化合物的化学式：SiO2、Na2SiO3、H2SiO3激发学生思维，引出本课所要学习的对象。【设问】你知道研究物质的性质有哪些常用方法？对于二氧化硅可采用其中的什么方法？分组讨论。纷纷说出前面学习中用过的方法。让学生掌握学习物质性质的常用的方法。讨论后说出可用“通过结构认识性质”的方法，同时又与二氧化碳对比进行研究。【讲解】天然的二氧化硅分为晶体和无定形两大类。石英、水晶、硅藻土等都含有二氧化硅，二氧化硅的物理性质怎样？【展示】一块水晶样品，让学生观察后描述二氧化硅，填写表1-1中的物理性质。【投影】表1（见附1）描述二氧化硅，填写表1
