二氧化硅及硅酸

《无机非金属材料的主角—硅》（第一课时）教学方案(设计)

课 题 二氧化硅和硅酸 教材版本 人教版 学生情况（分析） 1.学生已学习金属知识的基础，初步了解学习元素化合物知识的学习方法和教学要求，具备了一定的观察分析实验的能力，和初步由结构推断性质的能力。可以由实验现象和物质的结构来引导学生学习二氧化硅和硅酸的性质。 2.学生在初中已经学习了碳的单质及化合物的一些性质，例如二氧化碳是酸性化合物，它可以与水、碱、碱性化合物反应。可以运用类比的方法，将二氧化硅的性质与二氧化碳的性质进行比较，结合已有的知识，对比、推广探究学习二氧化硅的性质。 课型 讲授课 章节 第四章第一节  教学内容 (分析处理) 这一节的教学内容由二氧化硅和硅酸、硅酸盐以及硅单质等三部分内容组成， 本节所在的第四章安排在第三章“金属及其化合物”之后，是学习常见无机物及其性质的继续，继续元素化合物知识一般学习和研究方法的训练。为元素族概念的形成，元素性质的递变规律，乃至元素周期表的形成积累感性材料，也为后续元素周期律、元素周期表的学习打下重要基础。 这一节的课程标准和模块学习要求为 《课程标准》 通过实验了解非金属硅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。 《模块学习要求》 能列举硅元素的单质及其化合物； 认识二氧化硅分别与氧化钙、氢氧化钠溶液及碳酸盐的反应，能书写相关的化学方程式； 了解硅及其化合物在材料领域中的应用。 本节教材内容编排上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广泛应用的硅单质。二氧化硅是学生日常生活中经常接触的物质，含硅元素的材料制品大都是以二氧化硅为原料的，先学习比较熟悉的二氧化硅，再学习其他化合物和单质硅的顺序容易激起

学生的兴趣，符合学生的认知规律，因此作为这一节的第一课时，把学习内容定为：二氧化硅和硅酸。  教学目标（设计） 【知识与技能】 1．了解硅元素在自然界中的含量和存在形式； 2．掌握二氧化硅的性质； 3．掌握硅酸的性质及制法； 4．了解二氧化硅、硅酸的应用。 【过程与方法】 1．帮助学生学习运用对比的方法来认识物质的共性和个性，促进学生对新旧知识进行归纳比 较能力的发展。 2．通过学习二氧化硅及硅酸等内容体现从实验现象猜测物质的性质，推出物质的用途的思 维过程。 【情感态度与价值观】 1.从硅的化合物的图片中了解二氧化硅和硅酸的用途，为学生构架一座从书本知识到现代生活实际的桥梁。开阔学生眼界，提高科技文化素养，理解更多的现代生活化学现象；培养学 生热爱科学，热爱化学的兴趣。 2．促进学生逐渐形成正确的科学社会观，研究、探索、发现新材料等与现代社会有关的化学 问题，提高学生社会责任感。  教学方法（策略）（设计） 类比法、启发式教学，实验探究教学。  教学媒体（设计） ppt，烧杯，Na2SiO3溶液，滴管，相关设备  教学流程

图片演示 类比分析 自然界硅元素主要存在于:岩石、沙子和土壤 硅在自然界广泛存在的图片 地壳中硅的含量:仅次于氧，为26.3% 地壳中元素的含量的图片 硅在自然界中以化合物的形硅的位置与结构 式存在，引出二氧化硅和硅酸 水晶和玛瑙的图片 图片演示 二氧化硅的结构图片 二氧化硅的用途图实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，你知道为什么吗？ 实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？ 类比分析 CO2和SiO2的性质比较 向饱和Na2SiO3溶液中,滴入酚酞,再滴入稀盐酸 将CO2通入Na2SiO3溶液中 硅胶常用作干燥剂的图片 二氧化硅存在的形态 二氧化硅的结构 二氧化硅的用途 二氧化硅与氢氧化钠的反应 二氧化硅与氢氟酸的反应 二氧化硅是酸性氧化物，能与碱和碱性氧化物反应 用比硅酸酸性强的酸和可溶性硅酸盐反应制备硅酸 启发式提问 实验探究 图片演示 硅酸的用途 巩固应用 习题

 教学过程

时间 教师活动 教学内容 学生活动 回答：硅 观察、 思考 讨论 设计意图 分配 ［引入］在学习了第三硅元素在自然章金属及其化合物的基界中含量 础上，我们今天继续来 学习非金属及其化合 物。你们知道无机非金 属材料的主角是什么 吗？ ［板书］第一节 无机非 金属材料的主角——硅 ［引入］下面我们来看 一些图片，并思考硅元 素在自然界中的含量和 存在形式 结合生活，引导学生1min 通过观察、思考，了解硅在自然界中的含量和存在形式，激发学生学习的兴趣 2min ［图片展示］硅在自然 界中广泛存在的图片、 硅及其化合物的图片 ［提示］这是岩石、海 滩中的沙粒、土壤，它 们的组成都含有大量硅 的氧化物和硅酸盐。

［讲解］由此可见硅的 氧化物和硅酸盐构成了 地壳中的大部分岩石、 沙粒和土壤，约占地壳 质量90%以上，各种各 样的硅酸盐和水、空气 和阳光构成了人类及生 物生存的根基。自古至 今，在无机非金属材料 中，硅一直扮演着主角 的角色。 素的含量图片 讨论，交流 ［图片展示］地壳中元 ［讲述］这是地壳中元 素的含量图，硅的含量 为26.3%，仅次于氧， 排在第二位。

［提问］碳是构成有机 物的主要元素，而硅是 构成岩石与许多矿物的 基本元素，硅在自然界硅的亲氧 性和硅的存在 1min 中总是以化合物的形式形式 存在，不存在游离态单 质，而碳在自然界中有 稳定的单质存在，碳和硅在自然界中存在形式有所不同的原因是什么？ ［提问］请大家回忆一下，你能画出硅和碳原子结构示意图，并归纳出硅和碳在元素周期表中的位置和结构吗？ ［图片展示］硅和碳的原子结构示意图 ［讲解］碳在第三周期、硅在第四周期且都在周期表中的第四主族，最

画硅和碳的结让学生理解结构决定构示意图 性质的原则，学会运用类比的方法来学习化学元素的性质 听讲，交流

外层有四个电子，既不易失去电子，也不易得到电子，所以硅的化学性质不活泼，主要形成四价化合物，但硅的亲氧能力比碳强，因此碳和硅在自然界中存在形式有所不同。 ［讲述］硅是以化合物引入学习的重听讲，思考 的形式存在于自然界点二氧化硅和中，总是与氧相互化合，硅酸 常常有硅的氧化物和硅酸盐。 这节课我们将学习硅的两种重要化合物—二氧化硅和硅酸。 ［板书］一、二氧化硅和硅酸 二氧化硅的存 ［讲述］首先我们来学在形态 习二氧化硅。二氧化硅的存在形态有两种结晶化硅的存在形态 联系生活，了解二氧引入学习重点 2min

形和无定形。结晶形又可以分为水晶和玛瑙，具有不同的晶型和色彩。无色透明的晶体就是通常所说的水晶，具有彩色环带状或层状的称为玛瑙。常见的无定形的二氧化硅有硅藻土。 ［板书］1.二氧化硅 （1）存在形态 ［图片展示］二氧化硅二氧化硅的结 的结构图 ［讲解］二氧化硅是正四面体的结构，每1个Si原子周围结合4个O原子，硅在中心，O在四个顶角，同时每1个O原子周围与2个Si原

通过科学视野了解二2min 氧化硅的结构，扩张知识面 构

子相结合，所以二氧化硅中氧原子和硅原子个数比为2：1，用SiO2来表示二氧化硅的组成，表示O和Si的原子个数比，不是分子式是化学式。 ［提问］请同学们想一 想，根据上述二氧化硅的结构及学过的二氧化碳的性质你能否判断其有何物理性质和化学性质及用途呢？ ［图片展示］二氧化硅了解二氧化硅 用途的图片 的用途 运用图片，联系实际激发学生的学习兴趣 思考，讨论： 启发式提问，引导学3min 生运用类比的学习方法 ［讲解］二氧化硅主要 用作装饰、石英坩埚、 光纤。这些五颜六色晶 莹透明各式各样的手 链、吊坠，装饰品的主 要成分都是二氧化硅。 ［讲解］二氧化硅可用

作坩埚，说明二氧化硅是熔点高、硬度大、不溶于水的固体 ［板书］（2）物理性质 熔点高、硬度大、不溶于水的固体 ［图片展示］盛装掌握二氧化硅思考，讨论，启发式提问，解释生6min NaOH溶液的试剂瓶图与氢氧化钠的回答： 片 反应 活中的问题，让学生感受到化学知识在生活中的应用 ［提问］这是我们平常 在实验室所看到的盛装 NaOH溶液的试剂瓶，大家有没有注意到试剂瓶用的是橡皮塞而不是玻璃塞，有哪位同学知道为什么吗？

［讲解］是为了防止玻璃中的SiO2与NaOH溶液反应生成粘稠的Na2SiO3，使瓶塞和瓶口粘在一起，反应方程式为SiO2 ＋ 2NaOH = Na2SiO3 ＋H2O ［板书］（3）化学性质 ①. SiO2 ＋ 2NaOH = Na2SiO3 ＋H2O ［提问］请问大家， 二氧化硅与氢思考，讨论交联系实际，启发学生5min 流，回答提问 思考，让学生掌握二氧化硅和硅酸的反应 你知道实验室盛装氢氟氟酸的反应 酸的瓶子是塑料瓶还是玻璃试剂瓶？为什么？

［讲解］盛装氢氟酸是用塑料瓶不能用玻璃试剂瓶，因为氢氟酸会腐蚀玻璃，这是氢氟酸的特性，常用这个性质来雕刻玻璃，就是我们平常看到的窗户玻璃上的花纹，反应方程是 SiO2 ＋ 4HF =SiF4↑＋ 2H2O ［板书］②. SiO2 ＋ 4HF =SiF4↑＋ 2H2O （特性） ［提问］SiO2既可与二氧化硅是酸讨论交流，回紧接着上面的两个反1min NaOH溶液反应又可与性氧化物 氢氟酸反应，那它是不 是两性氧化物呢？ 答 应，让学生深刻地理解二氧化硅的性质

［讲解］不是的，二氧 化硅是酸性氧化物，因 为它只跟氢氟酸反应， 不跟其它酸反应 ［展示幻灯片］CO2和二氧化硅有着完成表格，回将二氧化硅的性质与5min SiO2的性质比较 和二氧化碳相答提问 二氧化碳比较学习， 让学生更好更深刻的 掌握二氧化硅的性质 ［板书］③.CO2和SiO2似的反应，都 的性质比较 ［讲述］这是CO2和SiO2性质比较的一个表格，请大家根据表格要求完成表格相关内容 ［提问］有哪位同学来回答一下表格中的相关内容？ ［讲解］CO2是无色无味气体，能溶于水，密

可以和碱及碱 性氧化物反应

度比空气大；SiO2是固态、难溶于水、硬度大、熔点高。两者的物理性质还是相差比较大的，下面看一下化学性质。与水反应， CO2+H2O=H2CO3，SiO2不溶于水，与水不反应;CO2、SiO2都能与碱反应，分别生成Na2CO3和H2O及Na2SiO3和H2O；也都能与CaO反应，分别生成CaCO3和CaSiO3，但是反应条件不一样，一个是常，一个是高温 。CO2不与氢氟酸反应，而SiO2与氢氟酸的反应是二氧化硅的一个特性，这在前面已讲过。SiO2和CO2都能跟碱和碱性氧化物反应且有

着相似的反应，说明他们都是酸性氧化物。这个表格是我们今天学习的重点之一，希望同学们能掌握好。 ［讲述］关于SiO2的性引入硅酸 质，还有什么不懂的地方？没有的话，我们就来学习另外一种硅的重要化合物—硅酸。硅酸是一种白色固体，溶解度很小，而且是一种酸性比碳酸还弱的弱酸。 ［板书］2.硅酸 （1）物理性质 听讲 过度引入硅酸 10min ［提问］CO2溶于水生用强酸—盐酸思考讨论，观通过实验让学生更深成碳酸，但SiO2却不能和可溶性硅酸察实验现象 溶于水，不能用二氧化盐—Na2SiO3 硅与水直接化合来制备反应制备硅酸 硅酸，那么硅酸是怎样向硅酸钠溶液 制备的呢？请大家带着中通入二氧化

刻地更好地掌握硅酸的制备

这个问题来看下面的两碳生成硅酸验 个实验，注意观察实验证硅酸的酸性 现象 比碳酸弱 ［演示］实验一，向饱 和NaSiO3溶液中滴加 酚酞，再滴入稀盐酸 ［提问］在刚才的实验 中，同学们观察到了什 么现象？你可以得出什 么结论呢？请写出实验 的反应方程式 ［讲解］滴入酚酞溶液 呈红色是因为Na2SiO3 溶液显碱性使酚酞变 红，有利于滴入盐酸后 观察到有透明凝胶生 成。我们知道硅酸是一 种白色固体，难溶于水， 所以这种透明凝胶是硅 酸，反应方程式是 Na2SiO3+2HCl=2NaCl +H2SiO3，这是利用了

强酸制弱酸的原理，说 明了硅酸的酸性比盐酸 弱，那么你可不可以设 计一个实验来比较硅酸 与碳酸的酸性呢？我们 可以将CO2通入到 Na2SiO3溶液中，同样 可以看到透明的凝胶生 成，说明硅酸的酸性比 碳酸还弱。 ［板书］①探究一： Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3 ②探究二 ： Na2SiO3+H2O+CO2== H2SiO3+Na2CO3 ［提问］通过上面的两个实验，你知道如何制备硅酸了吗？

［讲解］是的，就是用强酸制弱酸的方法，将酸性比硅酸强的酸加入到可溶性的硅酸盐溶液中，就可以得到透明的凝胶硅酸 ［展示幻灯片］硅胶常硅胶的用途 用作干燥剂 ［讲述］这些软而透明、胶冻状的颗粒就是硅胶。是硅酸在浓度大时形成的硅酸凝胶经干燥脱水形成的硅酸干胶，成为“硅胶”，那么他们有什么用途呢？从图片上可以看到他们被用作干燥剂，这是由于硅胶多孔，吸附水分的能力强，所以常用作实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂，也可以用作催化剂的载体。

观察 联系实际，学以致用 2min 听讲

［板书］⑶.用途 ［讲述］下面请大家做巩固练习 做下面的习题 ［展示幻灯片］课堂练习 ［讲解］第一题，地壳中含量第一和第二的两种元素形成的化合物就是SiO2，不与水反应形成对应的酸，答案是B；磨口玻璃塞试剂瓶含有SiO2，不能贮存能与其反应的物质，A和B都能与其反应，C是盐酸不反应，答案是C；第三题，就是实验探究2，将CO2通入可溶性硅酸盐析出硅酸，用强酸制弱酸，答案B;第四题，SiO2不溶于水，不能将SiO2和H2O直接化合生成硅酸，答案B

做题，练习 趁热打铁，巩固练习 3min

［小结］下面我们小结小结 一下这节课的内容。1、介绍了硅元素在自然界中的存在、存在形式和含量 2、介绍二氧化硅的结构和性质及用途 3介绍了硅酸的性质和制备原理及硅胶的用途 今天的作业是课本第69页第4题 听讲 帮学生理清思路，分2min 清重难点，进一步掌握二氧化硅和硅酸的性质  课后反思： 缺点：

1. 教师与学生的互动较少 2. 欠缺与现代高科技相关的知识 优点： 1. 思路较清晰