2023-2024學年人教版新教材必修第二冊 第五章第三節(jié) 無機非金屬材料（第1課時） 教案

第三節(jié)無機非金屬材料教學目標通過閱讀和討論，了解陶瓷、玻璃、水泥等傳統(tǒng)硅酸鹽材料的主要生產原料、性能和主要用途，知道普通玻璃的主要成分，感受傳統(tǒng)硅酸鹽材料在城鄉(xiāng)建設中發(fā)揮的重要作用。通過學習，了解晶體硅、二氧化硅、新型陶瓷、碳納米材料的性能和用途，感受新型無機非金屬材料的奇特性能及其在高科技領域所發(fā)揮的重要作用，激發(fā)學生學習化學的興趣。結合身邊的生活用品、電子產品、建筑物等用到的無機非金屬材料，感受化學材料的作用巨大，提高學生努力學習化學、投身國家建設的社會責任感。教學重難點：教學重點：玻璃、水泥、硅、二氧化硅等無機非金屬材料的主要性能及用途，普通玻璃的主要成分。教學難點：粗硅提取的原理。教學設計【引入】材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質基礎，人類使用的材料除了金屬材料，還有無機非金屬材料等。從組成上看，許多無機非金屬材料含有硅、氧等元素，具有耐高溫、抗腐蝕、硬度高等特點，以及特殊的光學、電學等性能。隨著工業(yè)生產和社會發(fā)展對材料性能要求的提高，一批新型無機非金屬材料相繼誕生，成為航空、航天、信息和新能源等高技術領域必需的材料?！局v解】一、硅酸鹽材料1、無機非金屬材料2、傳統(tǒng)無機非金屬材料：、、?！举Y料卡片】硅酸鹽的結構在硅酸鹽中，Si和O構成了硅氧四面體。每個Si結合4個O，Si在中心，O在四面體的4個頂角；許多這樣的四面體還可以通過頂角的O相互連接，每個O為兩個四面體所共有，與2個Si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?！舅伎寂c交流】普通玻璃是以純堿、石灰石和石英砂為原料,經混合、粉碎，在玻璃窯中熔融，發(fā)生復雜的物理變化和化學變化而制得。你能寫出發(fā)生反應的化學方程式嗎?SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑【資料卡片】生產中采用不同的原料和工藝，可以制得多種具有不同性能和用途的玻璃。例如，用含有鉛的原料制造的光學玻璃，透光性好，折射率高，可以用來制造眼鏡、照相機和光學儀器的透鏡；加入硼酸鹽制成耐化學腐蝕、耐溫度急劇變化的玻璃，可用于實驗室使用的玻璃儀器；加入一些金屬氧化物或鹽可以得到彩色玻璃，常用于建筑和裝飾。【講解】二、新型無機非金屬材料1.硅和二氧化硅(1)硅元素的存在與結構存在原子結構示意圖周期表中位置含量存在形態(tài)地殼中居第___位___________________

______________(2)硅的應用：半導體材料，集成電路、晶體管、硅整流器、太陽能電池等(3)硅的工業(yè)制取SiO2+2CSi+2CO↑【資料卡片】高純硅的制備工業(yè)上制備高純硅，一般需要先制得純度為98%左右的粗硅，再以其為原料制備高純硅。例如，可以將粗硅轉化為三氯硅烷(SiHCl3)，再經氫氣還原得到高純硅。(4)二氧化硅二氧化硅可用來生產光導纖維。光導纖維的通信容量大，抗干擾性能好，傳輸的信號不易衰減，能有效提高通信效率。2.新型陶瓷【科學·技術·社會】高溫結構陶瓷：一般用碳化硅、氮化硅或某些金屬氧化物等在高溫下燒結而成，具有耐高溫、抗氧化、耐磨蝕等優(yōu)良性能。與金屬材料相比，更能適應嚴酷的環(huán)境，可用于火箭發(fā)動機、汽車發(fā)動機和高溫電極材料等。壓電陶瓷：主要有鈦酸鹽和鋯酸鹽等，能實現機械能與電能的相互轉化，可用于濾波器、揚聲器、超聲波探傷器和點火器等。透明陶瓷：主要有氧化鋁、氧化釔等氧化物透明陶瓷和氮化鋁、氟化鈣等非氧化物透明陶瓷，具有優(yōu)異的光學性能，耐高溫，絕緣性好，可用于高壓鈉燈、激光器和高溫探測窗等。超導陶瓷：在某一臨界溫度下電阻為零，具有超導性，用于電力、交通、醫(yī)療等領域。3.碳納米材料碳納米材料是近年來人們十分關注的一類新型無機非金屬材料，主要包括、、等，在能源、信息、醫(yī)藥等領域有著廣闊的應用前景。富勒烯是由碳原子構成的一系列籠形分子的總稱，其中的C60是富勒烯的代表物。C60的發(fā)現為納米科學提供了重要的研究對象，開啟了碳納米材料研究和應用的新時代。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，可用于生產復合材料、電池和傳感器等。石墨烯