“二氧化硅和硅酸”教学设计
2020-09-10齐小玲
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。