名師教案 高中化學人教版 選擇性必修 第二冊 無機非金屬材料

人教版（2019）必修第二冊第五章化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素第三節(jié)無機非金屬材料教學設計教學目標1、知道常見的無機非金屬材料的類型，結合實例認識無機非金屬材料的組成、性能及應用的聯(lián)系。2、通過硅酸鹽的結構特點分析硅酸鹽的性質特點，培養(yǎng)學生宏觀辨識與微觀探析的科學素養(yǎng)。3、了解碳納米材料的類別、結構特點、性能與用途，培養(yǎng)學生的社會責任感。教學重難點重點：1、水泥、玻璃和陶瓷的主要原料，水泥、玻璃的主要成分及制造普通玻璃的主要反應；2、硅、二氧化硅的存在、性質和用途；3、新型無機非金屬材料的組成與用途。難點：硅酸鹽中硅氧四面體結構高純硅的制備石墨烯分子的結構教學過程一、導入新課大家聽說過硅谷吧，它曾是美國新興的高科技產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)。現(xiàn)在仍是美國的電子技術研究中心和計算機與半導體工業(yè)生產(chǎn)的重要基地。電子工業(yè)能得到蓬勃發(fā)展，硅元素在信息材料中的開發(fā)與應用起著舉足輕重的作用。硅是非金屬材料的主角，這一節(jié)課我們就來學習非金屬材料的相關知識。二、新課講授【提問】傳統(tǒng)無機非金屬材料一般指什么？硅酸鹽的結構有什么特點？怎樣影響硅酸鹽的性質？【學生】閱讀教材第19頁內(nèi)容并思考問題?！編煛總鹘y(tǒng)無機非金屬材料多指硅酸鹽材料，包括陶瓷、玻璃、水泥等?！緦W生】閱讀資料卡片，學習硅酸鹽的結構?！編煛吭诠杷猁}中，Si和O構成了硅氧四面體，結構如圖。硅氧四面體是硅酸鹽晶體結構中的基本構造單元。它是由位于中心的1個硅原子結合4個氧原子，氧原子在正四面體的4個頂角上。許多這樣的四面體還可以通過頂角的氧原子相互連接，每個氧原子為兩個正四面體共有，與2個硅原子相結合。硅氧四面體結構的特殊性，決定了硅酸鹽材料大多具有硬度高、熔點高、難溶于水、化學性質穩(wěn)定、耐腐蝕等特點?！緦W生】閱讀教材第20~21頁中陶瓷、玻璃和水泥的相關內(nèi)容，討論、對比它們各自的原料、制作原理與主要成分?！編煛抗杷猁}產(chǎn)品原料主要設備主要成分水泥石灰石、黏土水泥回轉窯硅酸二鈣2CaO·SiO2硅酸三鈣3CaO·SiO2鋁酸三鈣3CaO·Al2O3普通玻璃純堿、石灰石、石英砂玻璃窯Na2O·CaO·6SiO2陶瓷黏土——【學生】閱讀教材第21頁中硅和二氧化硅的相關內(nèi)容?！編煛繂钨|硅的性質(1)物理性質①晶體硅是一種帶有金屬光澤的灰黑色固體，根據(jù)其結構分析可知，晶體硅熔點高、硬度大、有脆性。②導電性介于導體和絕緣體之間，是良好的半導體材料。(2)化學性質：常溫下化學性質穩(wěn)定，除氫氟酸和強堿外，不與其他物質發(fā)生反應。Si與氫氟酸、NaOH溶液發(fā)生反應的化學方程式分別為Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑、Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑?！編煛縎iO2的組成、結構、性質與用途(1)存在：SiO2的存在形式有結晶形和無定形兩大類，水晶、瑪瑙的主要成分是結晶的二氧化硅。(2)結構SiO2晶體是由Si和O按原子數(shù)之比為1∶2的比例組成的立體網(wǎng)狀結構的晶體。每個硅原子周圍結合4個O，每個O周圍結合2個Si。(3)物理性質：熔點高；硬度大；溶解性：不溶于水。(4)化學性質①具有酸性氧化物的通性a．可與NaOH溶液反應，其反應方程式為SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O。b．可與氧化鈣反應，其反應方程式為SiO2＋CaOeq\o(=,\s\up10(高溫))CaSiO3。②特性除氫氟酸外，SiO2一般不與其他酸反應，SiO2與HF溶液反應，反應的化學方程式為SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O。(5)用途①沙子是基本的建筑材料。②純凈的SiO2是現(xiàn)代光學及光纖制品的基本原料，可以制作光導纖維。③石英和瑪瑙制作飾物和工藝品。④實驗室中使用石英坩堝?！緦W生】閱讀教材第22頁，學習資料卡片“高純硅的制備”?！編煛扛呒児柚苽淞鞒唐渲猩婕暗闹饕瘜W反應：【學生】閱讀教材第23頁相關內(nèi)容，學習新型陶瓷?！編煛刻蓟杼沾删哂蓄愃平饎偸慕Y構，硬度很大，可用作砂輪和砂紙的磨料。由于碳化硅具有優(yōu)異的高溫抗氧化性能，可用作耐高溫結構材料、耐高溫的半導體材料等。【學生】閱讀教材第23~24頁相關內(nèi)容，了解碳納米材料的應用前景?！編煛?、富勒烯是由碳原子構成的一系列籠形分子的總稱。C60是富勒烯的代表物，其分子結構為球形32面體，它是由60個碳原子通過20個六元環(huán)和12個五元環(huán)連接而成。碳納米管可以看成是由石墨片層卷成的管狀物，具有納米尺度的直徑。碳納米管的比表面積大，有相當高的強度和優(yōu)良的電學性能，可用于生產(chǎn)復合材料、電池和傳稿器等。石墨烯是只有一個碳原子直徑厚度的單層石墨，獨特的結構使其具有電阻率低、熱導率高、強度高等優(yōu)