高中化学-硅和二氧化硅-学情分析
高中化学-硅和二氧化硅-教学设计
化学必修一第1节硅无机非金属材料——从沙中崛起第1课时硅和二氧化硅（教学设计）◆【学习目标】1．通过自主学习，了解硅的主要性质及这些性质在材料中的应用，能书写相关反应的化学方程式。
2. 通过了解历史、实物分析，掌握SiO2的性质及这些性质在材料中的应用，能书写相关反应的化学方程式。
3.通过光纤、芯片等含硅材料的发展历史，体会硅材料的崛起和广泛用途。
4.激情投入，享受学习的快乐。
◆【重点、难点】硅、二氧化硅的化学性质，硅材料的发展对人类进步的贡献。
◆【教法、学法】1、教法：微课教学（科学发展史与材料研究应用史实）；结构决定性质的学科思想渗透；物质分类法与类比学习二氧化硅性质；思考交流与小组合作。
通过创设情境，充分应用课件、插图等，教师设疑启发引导并联系生活实际，营造学习氛围，激发学生的学习兴趣，促使学生在熟悉的情境中主动探究知识。
2、学法：学生通过回忆已有知识采用阅读、思考交流、分析讨论、对比归纳总结等方式不断将感性认识转化为理性认识，加深认识。
◆【教学媒体】实物图片展示、多媒体课件、微视频展示。
◆【课前学生活动】：完成调查问卷1．查阅相关资料，常见半导体材料有哪些？硅有哪些主要用途？2．光导纤维的主要成分是什么？光通信比普通电缆通信有哪些优点？光纤除用于通信外，还可用于哪些领域？3．查阅有关资料，说明消防员穿的棉布衣服为什么比普通棉布衣服不易着火燃烧？4.查阅资料，并调查在玻璃上刻字雕花的方法和原理。
如果可能，拍一小段视频。
◆【教学流程】Part 1 硅的世界——Si的基本知识（自主学习）Part 2 硅的世界———SiO2的基本知识（类比研究）知识落实请将硅的化合物之间的转化关系补全，并将涉及的化学反应方程式写在学案上。
将硅的化合物之间的转化关系补全，并将涉及的化学反应方程式写在学案上。
明确转化关系，会写方程式！情感升华回应开篇人类历尽艰辛，发现了硅元素的存在，在广泛存在的沙子中提取了硅单质，利用现代工艺制造了计算机芯片，实现了“从沙子到芯片”的转变；又制备了纯净的SiO2，开创性地把光纤应用于通信领域，实现了“从沙滩到用户”的梦想，人类进入了互联网时代。
硅和二氧化硅的结构-概述说明以及解释
硅和二氧化硅的结构-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述:硅是一个非金属元素，属于周期表中的第14族，原子序数为14，化学符号为Si。
它在自然界中广泛存在于矽酸盐和硅氧石等化合物中。
硅具有良好的导电性和光伏特性，因此在半导体器件、太阳能电池等领域有着广泛的应用。
同时，由硅与氧元素形成的化合物二氧化硅，也就是常说的硅石英，是一种重要的无机化合物，具有稳定的结构和优良的物理化学性质。
本文将探讨硅和二氧化硅的结构特点，以及它们在科学研究和工业应用中的意义。
1.2 文章结构本文主要分为引言、正文和结论三部分。
在引言部分中，我们将对硅和二氧化硅的重要性进行概述，介绍本文的目的和意义，以及文章的整体结构安排。
在正文部分，我们将首先深入探讨硅的结构，包括其原子结构、物理性质和化学性质，以便读者了解硅的基本特性。
接着，我们将详细讨论二氧化硅的结构，包括其分子结构、结晶结构以及在不同应用领域中的应用情况。
最后，在结论部分，我们将总结硅和二氧化硅的结构特点，探讨它们在科学研究和工业应用中的重要性，同时展望未来的研究方向，为读者提供对这一领域的更深入了解和思考。
1.3 目的本文旨在深入探讨硅和二氧化硅的结构特点，分析其原子、分子和结晶结构，探讨其物理性质和化学性质。
通过对硅和二氧化硅结构的详细描述和分析，旨在帮助读者更深入地理解这两种物质在科学研究和工业应用中的重要性和价值。
同时，本文还将展望硅和二氧化硅在未来可能的研究方向，为相关领域的科研工作者提供一定的参考和启示。
通过本文的阐述，希望能够激发更多对硅和二氧化硅结构的研究和探索，推动相关领域的发展和进步。
2.正文2.1 硅的结构硅是地球上最丰富的元素之一，它的原子序数为14，电子排布为2, 8, 4。
在周期表中，硅位于第三周期、14族元素。
硅的原子结构具有四个价电子，因此每个硅原子可以形成四个共价键。
硅原子通过共价键形成硅晶体，硅晶体的晶格结构为菱面体结构。
硅的物理性质表现为高硬度、高熔点、高电阻率等特点。
高中化学必修硅和二氧化硅(2)
用心 爱心 专心
用心 爱心 专心
小结二氧化硅的用途。小组讨论后发言：可用于光导纤维、制宝石、制单晶 硅、制玻璃等 四、硅酸 硅酸盐 1、硅酸 [设问]实验室如何制得硅酸？ 回答：可用 H2SO4、HCl、H2CO3 与硅酸盐反应。 观察记录实验现象：产生白色胶状沉淀。 [演示]将 1：2 的 HCl 滴入饱和 Na2SiO3 溶液中，观察现象。 [讲解]这里看到的白色胶状沉淀是原硅酸，它在干燥的空气中不稳定，易失 部分水变成白色粉末状的硅酸，所以 SiO2 对应的水化合物有两种。根据性质填写 原硅酸、硅酸、碳酸的对比表。 [投影]表 2（见附 2）
教学课题及内容 第 时） 教时Leabharlann 累计 第硅和二氧化硅（2）
教 授课时间 年 月 日
目 的 要 求
使学生进一步运用元素周期律知识学习同族元素及其化合物性 质的方法，并运用这些方法学习硅和二氧化硅
重 点 难 点
硅和二氧化硅的性质和用途
课 后 小 结
教学过程： ［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。 写出一些含硅化合物的化学式： SiO2、Na2SiO3、H2SiO3 [板书]三、二氧化硅 [设问]你知道研究物质的性质有哪些常方法？对于二氧化硅可采用其中的什么方 法？分组讨论。 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。指导学生对比后填写表 1-1 中的物 理性质
[设问]硅酸与碳酸相比哪种物质的酸性强？其理论依据是什么？ 思考后回答：碳酸强。因为同主族元素从上至下最高价氧化珠对应水化合物 的酸性逐渐减弱。
高中化学-硅及二氧化硅
实验室有六种试剂，根据 它们各自的性质，必须选择适 当的试剂瓶盛放，请在对应的 各种试剂瓶和所装试剂之间进 行连线。
试剂 二氧化硅 氢氧化钠溶液 硝酸银晶体 氢氟酸 浓硫酸 氯水
试剂瓶 细口磨口塞 广口瓶 棕色细口磨口塞 细口橡皮塞 棕色广口瓶 细口塑料瓶
3、二氧化硅的用途
制光导纤维
石英制品
硅酸及硅酸盐
(1)硅酸：硅酸、原硅酸都不溶于水，属 于弱酸，其酸性比碳酸弱：
Na2SiO3+2HCl+H2O=2NaCl+H4SiO4↓
H4SiO4===H2SiO3+H2O(易) Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H4SiO4↓
（2）硅酸盐
结构复杂 种类繁多 用二氧化硅和金属氧化
物的形式表示其组成
5、工业制粗硅：
高温
SiO2+2C===Si+2CO
粗硅提纯 Si+2Cl2===SiCl4
*
SiCl4+2H2===Si+4HCl
能溶解硅且能放出氢气的是
（ C、D ）
A、浓盐酸
B、稀硫酸
C、氢氟酸
D、浓烧碱
6、用途：
高纯硅：半导体材料。 变压器铁芯
合金 （含硅4%的钢有导磁性） 耐酸设备
（含硅15%左右的钢有耐 酸性）
有三种元素X、Y、Z。X和Y位于周期表的同 一周期，可形成共价化合物XY2，此化合物在常 温下为气态。 Z和 X为同族元素，Z和 Y可形成 共价化合物 ZY2，此化合物在常温下为固态。 X 的单质跟 ZY2反应可生成Z的单质。Z的一种晶体 是很好的半导体材料。根据以上事实判断X、Y、 Z各为什么元素，写出上述有关反应的化学方程 式。
硅与二氧化硅教学设计实验
硅与二氧化硅教学设计实验一、实验目的本实验旨在通过对硅及其氧化物二氧化硅的研究，深入了解硅的性质、结构与应用。
通过实验，学生将能够掌握硅与二氧化硅的基本性质，了解其在工业生产与科学研究中的重要应用。
二、实验原理1. 硅的性质硅是一种化学元素，属于非金属元素，其化学符号为Si。
硅具有类似于碳的属性，是地壳中含量较多的元素之一。
硅的原子结构稳定，具有四个价电子，可以形成稳定的共价键。
2. 二氧化硅的产生与性质二氧化硅是硅的氧化物，化学式为SiO2。
二氧化硅可以通过将硅与氧气反应而生成，也可以从硅矿石中提取。
二氧化硅具有高熔点、低热导率和化学稳定性等特点，因此在高温、高压等条件下具有广泛的应用。
三、实验步骤1. 准备实验器材和保护用具，包括试管、试剂瓶、燃烧器、安全眼镜、手套等。
2. 将一定量的硅片加入试管中，用燃烧器对硅片进行加热。
3. 观察硅片的变化，记录其颜色、形状、质地等性质变化。
4. 将加热后的试管中产生的气体通入蒸馏水中，观察气泡并收集生成的气体。
5. 将得到的气体与酸性溶液反应，观察化学反应现象并记录。
6. 将产生的气体通入石灰水中，观察气泡并记录。
四、实验结果与分析1. 硅片经过加热后会发生明显的变化，颜色由淡红色逐渐转变为灰白色，形状由片状变成颗粒状。
2. 管中产生的气体为二氧化硅（SiO2），通过通入酸性溶液的反应可进一步证明其为二氧化硅。
五、实验讨论通过本实验，我们可以看到硅在高温条件下发生氧化反应，生成二氧化硅。
这一实验结果可以进一步验证硅的性质和化学反应。
二氧化硅是一种重要的无机材料，在工业生产和科学研究中具有广泛的应用。
例如，在玻璃制造过程中，二氧化硅是不可或缺的原料。
此外，二氧化硅还可用于制备高纯度硅材料、光学材料和电子器件等。
因此，通过对硅与二氧化硅的实验研究，可以深入了解其性质及应用。
六、实验总结通过本次实验，我们对硅与二氧化硅有了更深入的了解。
硅是一种非金属元素，具有类似于碳的属性。
高中化学_无机非金属材料的主角——硅教学设计学情分析教材分析课后反思
【教学设计】无机非金属材料的主角——硅一、知识与技能1、了解硅在自然界中的含量、存在、用途。
2、了解二氧化硅的物理性质，掌握二氧化硅的化学性质。
二、过程与方法1、自主学习，培养学生自学能力。
2、活动探究，通过硅与碳，二氧化硅与二氧化碳的比较，培养学生的归纳能力、比较能力。
三、情感态度与价值观1、培养学生学习元素化合物的正确方法：结构决定性质，性质决定用途。
2、通过学生对二氧化硅及用途的学习使学生热爱自然、热爱化学。
四、教学重点硅、二氧化硅的性质、用途五、教学难点二氧化硅的性质、结构六、教学过程1、【导入】观看课件和图片，引入本节课内容，一起学习本节课的学习目标2、阅读教材P107—P108,完成学案【基础自学】部分3、通过硅的微课自学单质硅的性质及用途，总结硅的性质（一）单质硅及半导体材料1、物理性质：灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体2、化学性质：常温下，硅的化学性质不活泼；加热加热时，可与某些非金属单质反应Si+O2=SiO23、硅的制备：高温SiO2 +2C=== Si + 2CO4、硅的用途:晶体管、集成电路、计算机芯片、太阳能电池【过渡】硅在自然界中是以化合态存在，主要有二氧化硅和硅酸盐等，我们首先来学习一下（二）二氧化硅的性质及用途。
11、自然界中的存在图片展示石英，沙子，玻璃，玛瑙等2、物理性质固体、熔沸点高、硬度大、不溶于水3、化学性质【学生讨论】根据下列问题，预测SiO2的化学性质:(1)二氧化硅属于哪类物质？(2)这类物质都有哪些化学性质？(3)二氧化硅可以和哪些物质反应?学生黑板展示讨论结果，找其他小组同学评价【总结】a、、酸性氧化物：（1）与强碱发生反应。
2NaOH+SiO2= Na2SiO3+H2O（2）与碱性氧化物反应：高温SiO2+CaO=CaSiO3（3）与水的反应SiO2不与水反应（沙子不溶于水）b、弱氧化性高温SiO2 +2C=== Si + 2COc、特性:常温与氢氟酸反应，用于刻蚀玻璃4HF+SiO2=SiF4↑+2H2O(盛HF溶液不能用玻璃瓶）4、二氧化硅的用途阅读课本自学光导纤维【思考】展示玻璃瓶塞NaOH试剂瓶和橡胶塞NaOH试剂瓶，思考为什么瓶子打不开呢？学习Na2SiO3的性质及其用途【小结】对比SiO2与CO2的异同点【当堂检测】完成以下题目1、下列物质不属于无机非金属材料的是（）A 陶瓷B 玻璃C 水泥D 铝合金2、下列物质中,不能用玻璃瓶来盛装的是( )A.烧碱溶液B.浓硫酸C.氢氟酸D.碳酸钠溶液3、要除去SiO2中的CaO杂质，最适宜的试剂是（）A.纯碱溶液 B 盐酸 C 硫酸 D 苛性钠溶液4、下列关于碳和硅的叙述中，不正确的是（）A．＋4价氧化物都与氢氧化钠溶液反应 B．单质在加热时都能与氧气反应C．氧化物都能溶于水生成相应的酸 D．碳元素有能导电的单质【学情分析】本节课的教学对象为高一学生，具备一定的收集处理信息的能力，同时又都乐于展示自我。
高中化学必修一第四章第一节无机非金属材料的主角——硅教案
第四章第一节无机非金属材料的主角——硅教学目标：1.了解硅在自然界中的含量、存在；2.了解硅单质、二氧化硅的物理性质，掌握二氧化硅的化学性质，了解两者的用途；3．了解硅酸的性质，掌握硅酸钠的用途；了解传统硅酸盐产品的用途；4．了解新型无机非金属材料的用途及开展前景；5.通过硅酸的制备，硅酸钠的性质实验，学习实验设计的思维方式。
教学重难点：重点：硅、二氧化硅和硅酸的主要性质，硅酸盐的表示难点：硅、二氧化硅的化学性质，硅酸盐的表示教学过程：同学们，我们在第三章学习了金属及其化合物，也知道在我们自然界和日常生活中，金属广泛存在，那么除了金属以外，还有非金属，从今天这节课开始，我们将学习非金属。
第四章第一节无机非金属材料的主角——硅。
地壳中的元素有哪些，同学们还记得吗？请同学们回想一下。
我们在已经学习了氧元素，那么硅元素有哪些我们要学习掌握的呢？【硅元素在自然界中的存在】〔PPT展示图片〕硅在地壳中的含量为26.3％，仅次于氧。
硅的化合物构成了地壳中大局部的岩石、沙子和土壤,约占地壳质量的90%以上。
硅在自然界的存在形态：——没有游离态，只有化合态，以二氧化硅和硅酸盐的形式存在于岩石和矿物中。
【硅和碳的比拟】我们再来看一下硅元素在元素周期表中的位置，在碳的下面，请同学们画出碳和硅的原子结构示意图〔PPT 展示另个原子结构示意图〕，硅原子和碳原子的最外电子层均有4个电子，其原子既不易失去也不易得到电子，主要形成四价的化合物。
二者的电子层数不同，所以其性质也有差异性。
碳是构成有机物的主要元素，硅是构成岩石与许多矿物的根本元素。
我们按照前面学习的顺序，了解一下硅单质。
展示图片——单质硅，归纳单质硅的物理性质。
1.物理性质：〔1〕灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体〔2〕熔、沸点高、硬度大〔3〕晶体硅是良好的半导我们了解到硅原子最外层为4个电子，既不易失去也不易得到电子，常温下硅单质的化学性质不活泼。
那硅单质具有哪些化学性质呢？〔1〕常温下只和F2、HF、强碱反响Si + 2F2 === SiF4Si + 4 HF === SiF4 + 2H2Si + 2NaOH + H2O ===Na2SiO3 + 2H2〔2〕加热时能和O2反响△Si + O2====SiO23.用途：半导体材料、制合金、制太阳能电池等4.硅的制备〔1〕SiO2+2C == Si+2CO ↑〔粗硅〕假设C过量：SiO2+3C == SiC + 2CO ↑〔2〕 Si+2Cl2 == SiCl4〔3〕SiCl4+2H2 == Si+4HCl 〔高纯硅〕常温下，单质碳、硅的化学性质都不活泼，为什么碳在自然界中有稳定的单质〔金刚石〕存在，而硅却没有，说明了什么？请同学们阅读教材第74页。
高中化学二氧化硅和硅的用途
高中化学二氧化硅和硅的用途
1、二氧化硅：
（1）它是常见的芯片制造材料，它可以用于制成集成电路和三极管；（2）二氧化硅也常用到电子元器件的制作，比如电阻元件的快速制造；（3）它也可以用来制作光学组件和激光器；
（4）还可以用来制作具有良好抗老化性能的防火材料、乳胶涂料和涂
层材料；
（5）它可以用于制作各种分子过滤器及其他生物技术设备；
（6）二氧化硅可以应用到安全装备的制造中，包括玻璃、复合材料等；（7）此外，它还可以用于制造电池、磁体等。
2、硅：
（1）硅常用于制造过滤器、电力设备，还可以制作像晶体管、滤波器
之类的电子器件；
（2）它可以用于航空航天领域，它是火箭发动机、导弹和衛星的绝缘
材料；
（3）硅还可以用于制造金属电池，铅酸蓄电池等；
（4）它可以用于陶瓷制造，陶瓷制品的着色、形成膜层等；
（5）硅也用于冥具的加工，医疗器械的制造；
（6）硅还有较高的耐热稳定性，它可以用来制作许多抗高温材料，比
如烤炉和热交换器；
（7）此外，硅还可用来制作植入物、芦苇椅等。
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学情分析
本节课的教学对象是高一新生，学生已有的知识是对二氧化碳及碳的性质的理解，新知识是硅和二氧化硅的性质，由碳原子和硅原子的结构特点引导，有利于学生用对比法和类似性学习。
学生生活中对硅及其化合物已有一定的感性认识，如：岩石、土壤、沙子、玻璃、水泥、水晶、陶瓷等都是学生常见的物质，在初中化学中也已经有了一定的介绍，对这些物质的进一步的了解和认识，激发学生的兴趣，也为学生自主学习和探究奠定基础。
学生对碳单质及二氧化碳性质有基本的认识和掌握，所以，我先讲解的是硅单质的性质，然后再用对比法讲解二氧化硅的性质，由学生自己得出两者的区别和联系。
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既介绍酸性氧化物的共性，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！
学生学习本节可能会遇到的障碍点：由于高一学生接触元素化合物的学习时间较短，又没有原子结构和元素周期律的理论为依据，因此还没有形成完整的元素化合物学习的化学思想，不太会运用对比的思想学习硅及其化合物的性质和制备等。
因此，在前期的教学中力图每节课逐步渗透这些思想作为铺垫，本节课通过分析碳和硅元素的原子结构，引导学生采用对比的学习方法，分析推导硅及二氧化硅的性质，帮助学生温故而知新，使学生在元素化合物的学习过程中形成一条完整、清晰的主线，从而建构元素化合物的知识体系。
对于“材料”的教学，可以通过让学生阅读教材、查阅相关资料的形式进行，也可以组织学生结合已有经验列举各种材料在生产、生活中的应用实例来进行。
对于硅及二氧化硅的性质的教学，则要结合学生利用物质分类的方法对物质性质进行预测和结合相应的化学实验事实来进行！
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