“二氧化硅和硅酸”教学设计

齐小玲

摘 要：在人教版高中化学“二氧化硅和硅酸”的教学过程中，主要采用传感器技术将实验数据化、图像化，拓展学生知识维度，同时引入光纤发展史教育，培养学生爱国意识。

关键词：二氧化硅;传感器;教学设计

一、探究背景

《普通高中化学课程标准（2017年版））》在学生化学学科核心素养的培养中指出：“高中化学学科核心素养是高中学生发展核心素养的重要组成部分，是学生综合素质的具体体现，反映了社会主义核心价值观下化学学科育人的基本要求，全面展现了化学课程学习对学生未来发展的重要价值。

二、教学设计

1、教材分析。本节为人教版必修1第四章第一节第1课时，教材按：二氧化硅→硅酸→硅酸盐→硅单质编排。含硅材料大都以SiO2为原料制备，它与人们的生产、生活联系密切，本节课在新课标中知识层面不做要求，但是本节课有助于培养学生的科学态度和社会责任意识。

2、教学目标。1.与二氧化碳对比了解二氧化硅是酸性氧化物。2.通过硅酸制备实验，培养学生思辨能力。3.通过光纤发展史的介绍，增加学生的民族自豪感，树立正确的社会价值观。

三、教学过程设计

课前准备：查阅文献，了解二氧化硅与氢氧化钠反应以及氢氟酸的危害，剪切视频、录制实验视频。

1、通过视频引课

[教师]展示实物沙子，芯片，同学们知道他们是怎么联系在一起的呢？观看视频。视频告诉我们最不起眼的沙子可以做成最前沿的芯片，同学们知道沙子的主要成分吗？它属于那一类物质？

[学生]二氧化硅，氧化物

[教师]请同学们回忆氧化物的分类，并思考以下物质的分类二氧化碳、氧化铝、氧化钠

[学生]二氧化硅，氧化物，这三种物质分属于酸性氧化物、两性氧化物、碱性氧化物

[教师]同学们猜想一下二氧化硅是哪一类？为什么？

[学生讨论得出结论]酸性氧化物，它与二氧化碳类似，都是非金属氧化物

设计意图：激发学生学习兴趣，感受化学与生活联系的紧密性。利用分类对比思想来学习物质

2、通过实验验证猜想

[教师引导]既然猜想它是酸性氧化物，那我们来看看它是否与二氧化碳跟碱反应类似呢？

[实验微课]：①取30ml浓度约为0.01mol/L的氢氧化钠溶液于小烧杯中，将pH计固定好，置于氢氧化钠溶液中，打开软件，测定其pH值变化，实验完毕将pH计用缓冲溶液洗至pH值为7左右②取30ml浓度约为0.01mol/L的氢氧化钠溶液于小烧杯中，向其中加入一定量的二氧化硅，测定其pH值变化情况③采用同样的方法测定二氧化碳与氢氧化钠反应的pH值变化情况。

[教师提问]实验方案设计为什么要做①？根据数据绘制图像，能得到什么结论？

[学生活动]绘制图像，分组讨论得出结论

[学生展示]分组完善结论：①是作对照，二氧化硅与氢氧化钠溶液反应很慢PH变化很小，二氧化碳却反应较快。

[教师引导]都能跟碱反应却反应快慢不一样，那么跟酸反应呢？请同学們阅读教材

[学生回答]二氧化硅不与盐酸反应，却与氢氟酸反应

[教师引导]那大家了解氢氟酸吗？阅读资料，说说你的看法。

[学生活动]分组讨论，得出应对氢氟酸泄露的方法

[教师引导]既然二氧化硅能和氢氟酸反应也能和氢氧化钠反应，它是两性氧化物吗？

[学生回答]二氧化硅与氢氟酸反应是特性反应，不具有普适性，所以它是碱性氧化物。

设计意图：通过传感器技术使学生从本质理解酸性氧化物和碱反应，分析图像培养学生利用化学知识来解决问题的能力，引入氢氟酸相关文献，让学生客观看待化学有毒物质，培养环境保护意识。

3、硅酸制备

[教师引导]二氧化碳与二氧化硅都是酸性氧化物，我们发现二氧化碳可与潮湿的氧化钙反应[2]，二氧化硅高温与氧化钙反应，二氧化碳在高压条件通入冷水可得碳酸溶液，二氧化硅却无法与水反应，那该如何制备硅酸呢？

药品：硅酸钠饱和溶液，稀硅酸钠溶液，4mol/L盐酸，酚酞，激光笔

[实验方案改进]取3ml适量的Na2SiO3溶液于试管中，滴入两滴酚酞，观察现象

用胶头滴管逐滴加入稀盐酸，边加边振荡，至溶液红色变浅接近消失时停止，用激光笔垂直照射试管。

[学生活动]根据改进实验，选取药品，动手实验

[教师引导]根据学生分组实验，一部分同学看到的现象并不是胶状，难道该部分同学实验有问题？请同学们看看自己实验选用的硅酸钠是稀的还是饱和的？阅读教材分组讨论得出结论

[学生活动]根据实验结果，学生翻阅教材，分组讨论

[学生展示]利用激光笔照射呈液态状的产物，发现有丁达尔现象，得出液态的是硅酸溶胶而胶状是硅酸凝胶，差异是硅酸浓度不同。

设计意图：通过实验使学生加深对胶体认识，理解本质，同时培养学生发现问题，分析问题，解决问题的能力

4、结构决定性质、性质决定用途

[教师引导]通过实验，我们发现二氧化碳与二氧化硅虽然都是酸性氧化物，但是性质却差别很大，结构决定性质，我们来看看这两者微观空间结构差异

[实物展示]二氧化硅和二氧化碳的空间结构模型

[学生观察]发现构成空间结构的基本结构元不同，二氧化碳为分子，二氧化硅的为原子

[教师引导]性质决定用途，二氧化硅有哪些用途？二氧化碳有哪些？

[学生分组]讨论汇总，由一位同学总结发言

[学生展示]二氧化硅可以做建筑材料、制备硅、石英坩埚、光纤，二氧化碳灭火、舞台烟雾效果

[教师拓展]光纤是二氧化硅重要的应用，大家知道我们国家光纤的发展史吗？请同学们观看老师自制视频，谈谈感受。

[学生发言]我们国家的光纤发展并不比发达国家晚多少年，国家的发展依赖于像赵梓森这样伟大的科学家，他们是民族骄傲，向他们致敬。

设计意图：通过设计结构决定性质、性质决定用途这条线，使学生对物质认识从微观

到宏观，在用途介绍加入光纤发展史，是为了激发学生的民族意识，树立正确价值观。

课后反思

本课堂充分体现了课标的要求，根据已有知识二氧化碳是酸性氧化物，推断二氧化硅也为酸性氧化物，同时发现二者有差异，在此基础阅读教材，发现二氧化硅可与氢氟酸反应，引出矛盾为什么不是两性氧化物，学生在教学过程中建立氧化物对比学习模型，发现问题，利用证据分析问题，解决问题。除此之外使用pH传感器，让学生了解到可利用先进仪器测试反应某些离子微观变化。利用文献资料，让学生对有毒物质有自己客观认识，培养环境保护意识，最后通过光纤发展史以及未来展望的教育，使学生感受科技改变生活，培养学生的社会责任意识。