2024年高中化學(xué)第四章第1節(jié)無機非金屬材料—硅教學(xué)實錄新人教版必修1授課內(nèi)容授課時數(shù)授課班級授課人數(shù)授課地點授課時間課程基本信息1.課程名稱：無機非金屬材料—硅

2.教學(xué)年級和班級：高中一年級

3.授課時間：2024年X月X日上午第2節(jié)課

4.教學(xué)時數(shù)：1課時核心素養(yǎng)目標(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神，通過實驗探究硅的性質(zhì)和應(yīng)用，提高學(xué)生的實驗操作能力和科學(xué)思維。

2.強化學(xué)生的化學(xué)知識應(yīng)用能力，讓學(xué)生理解硅在無機非金屬材料中的重要性，并能將其與實際應(yīng)用相結(jié)合。

3.培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到無機非金屬材料在可持續(xù)發(fā)展中的角色，激發(fā)學(xué)生關(guān)注環(huán)保材料的研究和應(yīng)用。教學(xué)難點與重點1.教學(xué)重點，

①硅的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)：重點講解硅原子的電子排布、晶體結(jié)構(gòu)以及硅的化學(xué)性質(zhì)，如與氧、氫等元素的化合反應(yīng)。

②硅的工業(yè)制備方法：介紹硅的工業(yè)制備過程，包括石英砂的提純、還原反應(yīng)等，強調(diào)工業(yè)制備中的關(guān)鍵步驟和條件。

③硅在無機非金屬材料中的應(yīng)用：闡述硅及其化合物在玻璃、陶瓷、半導(dǎo)體等領(lǐng)域的應(yīng)用，強調(diào)硅材料在現(xiàn)代科技中的重要性。

2.教學(xué)難點，

①硅的化學(xué)性質(zhì)理解：硅的化學(xué)性質(zhì)較為特殊，學(xué)生可能難以理解其與氧、氫等元素的化合反應(yīng)機理，需要通過實驗和實例幫助學(xué)生深入理解。

②硅的工業(yè)制備過程：工業(yè)制備硅的過程復(fù)雜，涉及多個步驟和化學(xué)反應(yīng)，學(xué)生可能難以把握整個制備過程的邏輯關(guān)系，需要通過詳細講解和圖示幫助學(xué)生理解。

③硅材料的應(yīng)用拓展：硅材料的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，學(xué)生可能對某些應(yīng)用的具體原理和工藝不甚了解，需要通過案例分析和討論，引導(dǎo)學(xué)生思考硅材料在不同領(lǐng)域的應(yīng)用前景。教學(xué)資源-軟硬件資源：多媒體教學(xué)設(shè)備（投影儀、計算機）、化學(xué)實驗儀器（玻璃棒、燒杯、酒精燈、石英砂等）、實驗報告冊。

-課程平臺：學(xué)校內(nèi)部教學(xué)平臺，用于發(fā)布教學(xué)資料和在線測試。

-信息化資源：硅的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)相關(guān)的動畫或視頻資料、硅工業(yè)制備過程的圖片和簡短視頻。

-教學(xué)手段：實驗演示、小組討論、課堂提問、課堂練習(xí)。教學(xué)過程設(shè)計1.導(dǎo)入環(huán)節(jié)（5分鐘）

-教師展示硅制品的圖片，如硅芯片、硅太陽能電池板等，提問：“同學(xué)們，你們知道這些產(chǎn)品是由什么材料制成的嗎？”

-學(xué)生回答后，教師總結(jié)：“今天我們將學(xué)習(xí)一種非常重要的無機非金屬材料——硅?！?/p>

-教師進一步提問：“硅在自然界中以什么形式存在？它的化學(xué)性質(zhì)有哪些特點？”

-學(xué)生思考并回答，教師簡要總結(jié)硅的物理和化學(xué)性質(zhì)。

2.講授新課（15分鐘）

-教師講解硅的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，包括硅原子的電子排布、晶體結(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì)等。

-通過PPT展示硅的電子排布圖和晶體結(jié)構(gòu)圖，幫助學(xué)生直觀理解。

-教師演示硅與氧、氫等元素的化合反應(yīng)實驗，引導(dǎo)學(xué)生觀察現(xiàn)象并總結(jié)反應(yīng)規(guī)律。

-講解硅的工業(yè)制備方法，包括石英砂的提純、還原反應(yīng)等關(guān)鍵步驟。

3.鞏固練習(xí)（10分鐘）

-教師提出幾個與硅的性質(zhì)和應(yīng)用相關(guān)的問題，讓學(xué)生在小組內(nèi)討論并回答。

-學(xué)生分組討論，教師巡視指導(dǎo)，確保每個學(xué)生都能參與討論。

-學(xué)生匯報討論結(jié)果，教師點評并總結(jié)。

4.課堂提問（5分鐘）

-教師提問：“硅在無機非金屬材料中的重要性體現(xiàn)在哪些方面？”

-學(xué)生回答后，教師總結(jié)并強調(diào)硅材料在現(xiàn)代科技中的地位。

-教師提問：“如何理解硅的環(huán)保意義？”

-學(xué)生回答后，教師引導(dǎo)學(xué)生思考硅材料在可持續(xù)發(fā)展中的作用。

5.師生互動環(huán)節(jié)（10分鐘）

-教師展示硅材料在不同領(lǐng)域的應(yīng)用案例，如玻璃、陶瓷、半導(dǎo)體等。

-學(xué)生分組討論，分析硅材料在這些領(lǐng)域的應(yīng)用原理和工藝。

-學(xué)生匯報討論結(jié)果，教師點評并總結(jié)。

-教師提問：“如果讓你設(shè)計一種新型硅材料，你會考慮哪些因素？”

-學(xué)生回答后，教師引導(dǎo)學(xué)生思考創(chuàng)新思維在材料科學(xué)中的應(yīng)用。

6.總結(jié)與拓展（5分鐘）

-教師總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容，強調(diào)硅的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、工業(yè)制備方法以及在無機非金屬材料中的應(yīng)用。

-教師提出拓展問題：“硅材料在未來的發(fā)展中可能面臨哪些挑戰(zhàn)？”

-學(xué)生思考并回答，教師點評并總結(jié)。

7.作業(yè)布置（2分鐘）

-教師布置課后作業(yè)，要求學(xué)生查閱資料，了解硅材料在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用。

-學(xué)生記錄作業(yè)內(nèi)容，教師提醒學(xué)生按時完成作業(yè)。

教學(xué)過程設(shè)計完畢。知識點梳理1.硅的基本性質(zhì)

-硅的物理性質(zhì)：晶體結(jié)構(gòu)、硬度、熔點、導(dǎo)電性等。

-硅的化學(xué)性質(zhì)：與氧、氫等元素的化合反應(yīng)，如SiO2、SiH4等。

-硅的電子排布：硅原子的電子排布式，以及硅在周期表中的位置。

2.硅的工業(yè)制備方法

-石英砂的提純：通過溶解、過濾、蒸發(fā)等步驟提取高純度石英砂。

-還原反應(yīng)：采用碳還原法、氫還原法等將石英砂還原為硅。

-硅的提純：通過區(qū)熔法、化學(xué)氣相沉積法等提高硅的純度。

3.硅在無機非金屬材料中的應(yīng)用

-玻璃：硅酸鹽玻璃的制備及其在建筑、包裝、電子等領(lǐng)域的應(yīng)用。

-陶瓷：硅酸鹽陶瓷的制備及其在日用品、建筑、電子等領(lǐng)域的應(yīng)用。

-半導(dǎo)體：硅基半導(dǎo)體的制備及其在電子器件、計算機、通信等領(lǐng)域的應(yīng)用。

4.硅的環(huán)境影響與可持續(xù)發(fā)展

-硅的提取和制備過程中的環(huán)境影響：如能源消耗、污染排放等。

-硅材料在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用：如光催化、吸附等。

-硅材料在可持續(xù)發(fā)展中的角色：促進清潔能源、提高資源利用效率等。

5.硅的研究與發(fā)展趨勢

-新型硅材料的開發(fā)：如納米硅、碳化硅等。

-硅材料在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用：如太陽能電池、燃料電池等。

-硅材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用：如生物傳感器、生物材料等。

6.硅的實驗與探究

-硅的物理性質(zhì)實驗：如硬度測試、熔點測定等。

-硅的化學(xué)性質(zhì)實驗：如與氧、氫等元素的化合反應(yīng)實驗。

-硅的工業(yè)制備實驗：如石英砂的提純、還原反應(yīng)等。

7.硅的科學(xué)探究方法

-觀察法：通過觀察硅的物理和化學(xué)性質(zhì)，了解其特性。

-實驗法：通過實驗驗證硅的制備方法和應(yīng)用效果。

-理論分析法：通過化學(xué)理論分析硅的性質(zhì)和應(yīng)用。反思改進措施反思改進措施（一）教學(xué)特色創(chuàng)新

1.創(chuàng)設(shè)情境教學(xué)：在講解硅的化學(xué)性質(zhì)時，我嘗試通過生活中的實例引入，比如用硅芯片的圖片展示硅在現(xiàn)代科技中的重要性，這樣既能激發(fā)學(xué)生的興趣，又能讓他們體會到化學(xué)知識的應(yīng)用價值。

2.實驗教學(xué)結(jié)合：在硅的工業(yè)制備方法部分，我安排了學(xué)生親自動手操作的小實驗，通過實驗讓學(xué)生直觀感受到硅的還原過程，這種實踐性的教學(xué)方法提高了學(xué)生的參與度和學(xué)習(xí)效果。

反思改進措施（二）存在主要問題

1.學(xué)生對硅的化學(xué)性質(zhì)理解不夠深入：在課堂提問環(huán)節(jié)，我發(fā)現(xiàn)有些學(xué)生對硅與氧、氫等元素的化合反應(yīng)機理理解不夠，這說明我在講解這部分內(nèi)容時可能沒有做到深入淺出。

2.學(xué)生對硅材料的應(yīng)用了解有限：在討論硅材料的應(yīng)用時，學(xué)生的回答比較表面，這說明我在引導(dǎo)學(xué)生思考硅材料在不同領(lǐng)域的應(yīng)用前景時，可能沒有提供足夠的案例和深度。

3.課堂互動不足：雖然我在課堂上設(shè)計了一些互動環(huán)節(jié)，但整體來看，學(xué)生的參與度還有待提高，這說明我在課堂管理上可能還需要更多的創(chuàng)新和激勵措施。

反思改進措施（三）

1.深化硅的化學(xué)性質(zhì)講解：為了讓學(xué)生更深入地理解硅的化學(xué)性質(zhì)，我計劃在未來的教學(xué)中加入更多相關(guān)的化學(xué)理論，并結(jié)合實例進行講解，幫助學(xué)生建立起完整的知識體系。

2.豐富硅材料應(yīng)用案例：我將收集更多關(guān)于硅材料在各個領(lǐng)域的應(yīng)用案例，通過多媒體展示和課堂討論，引導(dǎo)學(xué)生思考硅材料的應(yīng)用前景和挑戰(zhàn)。

3.提高課堂互動性：為了提高學(xué)生的參與度，我計劃在課堂上更多地采用小組討論、角色扮演等方式，鼓勵學(xué)生提出問題、分享觀點，同時，我也將設(shè)計一些激勵措施，如小獎勵、積分制等，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。內(nèi)容邏輯關(guān)系1.硅的基本性質(zhì)

①硅原子的電子排布：[Ne]3s23p2

②硅的晶體結(jié)構(gòu)：原子晶體，具有很高的熔點和硬度。

③硅的化學(xué)性質(zhì)：與氧形成二氧化硅（SiO2），與氫形成硅烷（SiH4）。

2.硅的工業(yè)制備方法

①石英砂的提純：通過化學(xué)和物理方法去除雜質(zhì)。

②還原反應(yīng)：使用碳或氫作為還原劑，將石英砂還原為硅。

③硅的提純：通過區(qū)熔法或化學(xué)氣相沉積法提高硅的純度。

3.硅在無機非金屬材料中的應(yīng)用

①玻璃：硅酸鹽玻璃的主要成分是SiO2，具有良好的透明性和耐熱性。

②陶瓷：硅酸鹽陶瓷以SiO2和Al2O3為主要成分，用于建筑和日常用品。

③半導(dǎo)體：硅是制作半導(dǎo)體器件的主要材料，具有良好的電學(xué)性質(zhì)。

4.硅的環(huán)境影響與可持續(xù)發(fā)展

①環(huán)境影響：硅的提取和制備過程可能產(chǎn)生污染，如溫室氣體排放。

②環(huán)保應(yīng)用：硅材料在光催化、吸附等環(huán)保技術(shù)中的應(yīng)用。

③可持續(xù)發(fā)展：硅材料在提高資源利用效率和促進清潔能源中的應(yīng)用。

5.硅的研究與發(fā)展趨勢

①新材料開發(fā)：納米硅、碳化硅等新型硅材料的研發(fā)。

②新能源應(yīng)用：硅材料在太陽能電池、燃料電池等新能源領(lǐng)域的應(yīng)用。

③生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用：硅材料在生物傳感器、生物材料等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。

6.硅的實驗與探究

①物理性質(zhì)實驗：硬度測試、熔點測定等。

②化學(xué)性質(zhì)實驗：與氧、氫等元素的化合反應(yīng)實驗。

③工業(yè)制備實驗：石英砂的提純、還原反應(yīng)等。

7.硅的科學(xué)探究方法

①觀察法：通過實驗和觀察硅的性質(zhì)。

②實驗法：通過實驗驗證硅的制備方法和應(yīng)用效果。

③理論分析法：運用化學(xué)理論分析硅的性質(zhì)和應(yīng)用。典型例題講解例題1：硅與氧氣反應(yīng)生成二氧化硅，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式。

解答：Si+O2→SiO2

例題2：在工業(yè)上，通常使用碳還原法從石英砂中提取硅，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式。

解答：SiO2+2C→Si+2CO↑

例題3：硅烷（SiH4）是一種重要的有機硅化合物，寫出硅烷在空氣中燃燒的化學(xué)方程式。

解答：SiH4+2O2→SiO2+2H2O

例題4：硅酸鹽陶瓷的主要成分是什么？簡述其在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用。

解答：硅酸鹽陶瓷的主要成分是SiO2和Al2O3。在建筑領(lǐng)域，硅酸鹽陶瓷廣泛應(yīng)用于制造磚瓦、瓷磚、衛(wèi)生潔具等。

例題5：硅材料在半導(dǎo)體器件中的應(yīng)用有哪些？

解答：硅材料在半導(dǎo)體器件中的應(yīng)用非常廣泛，包括制造集成電路、太陽能電池、光電子器件等。硅具有良好的電學(xué)性質(zhì)，是制作半導(dǎo)體器件的理想材料。

補充說明：

1.例題1和例題2考察了硅的化學(xué)性質(zhì)和工業(yè)制備方法，是本節(jié)課的重點內(nèi)容。在解答這類題目時，學(xué)生需要熟悉硅的化學(xué)方程式和反應(yīng)條件。

2.例題3考察了硅烷的燃燒反應(yīng)，這是有機硅化合物的一個典型反應(yīng)。在解答這類題目時，學(xué)生需要掌握有機硅化合物的燃燒反應(yīng)特點。

3.例題4和例題5考察了硅酸鹽陶瓷和硅材料在工業(yè)和科技領(lǐng)域的應(yīng)用。在解答這類題目時，學(xué)生需要了解硅酸鹽陶瓷的成分和硅材料在半導(dǎo)體器件中的應(yīng)用。

4.在解答化學(xué)方程式相關(guān)的題目時，學(xué)生需要注意化學(xué)式的正確書寫，以及反應(yīng)物和生成物的配平。

5.在解答涉及硅材料應(yīng)用的問題時，學(xué)生需要結(jié)合實際生活中的實例，理解硅材料在不同領(lǐng)域的應(yīng)用價值和重要性。課堂小結(jié)，當(dāng)堂檢測課堂小結(jié)：

今天我們學(xué)習(xí)了無機非金屬材料中的硅，重點了解了硅的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、工業(yè)制備方法以及在無機非金屬材料中的應(yīng)用。以下是本節(jié)課的要點總結(jié)：

1.硅的基本性質(zhì)：硅原子具有[Ne]3s23p2的電子排布，形成原子晶體，具有高熔點和硬度。硅與氧、氫等元素可以形成多種化合物。

2.硅的工業(yè)制備：通過石英砂的提純和還原反應(yīng)，可以得到高純度的硅。工業(yè)上常用碳還原法，化學(xué)方程式為SiO2+2C→Si+2CO↑。

3.硅的應(yīng)用：硅在玻璃、陶瓷、半導(dǎo)體等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。硅酸鹽玻璃具有良好的透明性和耐熱性，硅酸鹽陶瓷用于建筑和日用品，硅是半導(dǎo)體器件的主要材料。

4.硅的環(huán)境影響與可持續(xù)發(fā)展：硅的提取和制備過程可能產(chǎn)生環(huán)境污染，但硅材料在環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展中也有重要作用。

當(dāng)堂檢測：

1.硅原子的電子排布式是什么