1、第三节 无机非金属材料一、教学目标1.通过阅读和讨论，了解陶瓷、玻璃、水泥等传统硅酸盐材料的生产原料、性能和主要用途，知道普通玻璃的主要成分，感受传统硅酸盐材料在城乡建设中发挥的重要作用。2.通过学习，了解晶体硅、二氧化硅、新型陶瓷、碳纳米材料的性能和用途，感受新型无机非金属材料的奇特性能及其在高科技领域发挥的作用。3.结合身边的生活用品、电子产品、建筑物等用到的无机非金属材料，感受化学就在身边，化学材料的作用。二、教学重难点重点：晶体硅、二氧化硅、新型陶瓷、碳纳米材料的性能和用途。难点：晶体硅、二氧化硅、新型陶瓷、碳纳米材料的性能和用途。三、教学准备教学PPT。四、教学过程教学环节教师活动学
2、生活动设计意图环节一创设情境，引入新课【展示】展示图片。【讲述】材料是人类必不可少的物质基础。材料的发展史是人类文明进步史，没有感光材料，人类就无法留下回忆；没有高纯度的单晶硅，就很难有今天的电脑；没有特殊的新型材料，火箭很难上天。材料的发展对人类的生活起着决定性作用。【提问】什么是材料呢？材料又是如何分类的呢？倾听、理解。利用生活中学生熟悉的场景拓展学生的视野，同时激发学生的学习兴趣。环节二 新课讲解一、硅酸盐材料【展示】展示PPT第4页。【布置任务】请同学们大声阅读PPT，了解材料的概念及分类标准。【过渡】无机非金属材料还可以再分。接下来了解一下它又是怎样分类的。【展示】展示PPT。【讲述
3、】无机非金属材料根据组成、性能和应用的不同可分为传统无机非金属材料和新型无机非金属材料两种，其中传统无机非金属材料多为硅酸盐材料，通常包括陶瓷、玻璃和水泥三种。【布置任务】请同学们阅读教材，完成表格。【展示】展示表格。产品原料主要成分用途陶瓷玻璃水泥【交流讨论】现在老师分别请三名同学回答问题，其他同学可进行补充。【过渡】看来同学们关于三种硅酸盐材料掌握的都不错，那我们接着来思考下面的问题。【提问】许多无机非金属材料含有硅、氧等元素，具有耐高温、抗腐蚀、硬度高等特点。为什么会有这些特点呢？【提示】硅氧四面体结构示意图【总结】在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体，每个Si结合4个O，Si在中心，O
4、在四面体的4个顶角；许多这样的四面体还可以通过顶角的O相互连接。硅氧四面体结构的特殊性，决定了硅酸盐材料大多具有硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等特点。阅读PPT。倾听、理解并记忆。阅读教材并填写表格。思考并回答问题。让学生了解材料及分类标准。让学生明确无机非金属材料的分类标准。通过让学生阅读教材，培养学生阅读能力和总结能力。强化学生从物质的微观层面理解其组成、结构和性质的关系，形成“结构决定性质，性质决定应用”的观念。二、无机非金属材料【过渡】随着科学技术的发展，无机非金属材料突破了传统的硅酸盐材料，一些无机非金属材料相继问世。其中一些是高纯度的含硅元素的材料，如单晶硅、二氧化
5、硅等。【布置任务】请同学们画出硅原子的结构示意图，并分析硅原子的结构特点。【讲述】硅原子最外层有4个电子，这决定了它既不容易失去电子也不容易得到电子，当它与别的原子化合的时候，形成的是共价键。硅还有另外一个特点就是它是亲氧元素。所以硅在自然界主要以硅酸盐和氧化物（如水晶、玛瑙）的形式存在。【过渡】好，既然硅在自然界中以二氧化硅和硅酸盐形式存在，请同学们思考下面几个问题。【提问】1.结合硅在自然界的存在形式，工业上用什么作为原料制备硅？2.从元素价态角度，要使二氧化硅转化为硅，应加入何种物质？3.工业上用焦炭在高温下还原二氧化硅制取硅单质。试写出反应的化学方程式。【总结】同学们回答的很好，用二氧
6、化硅为原料制备硅，制备的时候需要加入还原剂将其还原出来。【提问】那现在又有一个问题了呢？为什么需要高温呢？【明确】需要高温才能将二氧化硅中的硅拉出来。【讲述】晶体硅中的杂质会影响其导电性能，因此必须制备高纯度的硅。将粗硅通过化学方法进一步提纯，才能得到高纯度的硅。【布置任务】根据高纯硅的制备流程，写一写相应的化学方程式。【展示】展示PPT第12页。【强调】这是涉及的化学方程式，同学们一定要注意不要漏掉反应条件、气体符号，还要注意方程式的配平。【讲述】硅有两种同素异形体，分别是晶体硅和无定型硅。硅是灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体；熔、沸点高、硬度大；硅在周期表中处于金属与非金属的过渡位置，因此
7、晶体硅是良好的半导体。【过渡】那硅有怎样的化学性质呢？【展示】展示PPT第14页。【讲述】常温下硅的化学性质很稳定，它不易与H2、O2、Cl2、H2SO4、HNO3等物质发生反应，但能与F2、氢氟酸和强碱溶液等发生反应。加热时，还能和O2、Cl2等非金属单质反应。【强调】碳化硅的俗名：金刚砂，在接下里的学习中我们将会学到它。【布置任务】请同学们根据自己的经验说说硅在日常生活中的用途。【总结】高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域。利用其半导体性能可制成计算机、通信设备和家用电器等的芯片，以及光伏电站、人造卫星和电动汽车等硅太阳能电池。【过渡】学习完了硅，我们再来了解二氧化硅。二氧化硅有哪些
8、化学性质呢？【展示】展示PPT16页。【讲述】二氧化硅是一种酸性氧化物。【布置任务】请同学们思考酸性氧化物的性质，写出二氧化硅和碱（以氢氧化钠为例）、碱性氧化物反应的化学方程式。【总结】二氧化硅不但能与碱和碱性氧化物反应，还能与某些盐，如下面这两个反应，同时这两个反应是制取玻璃过程中发生的主要反应。【强调】SiO2还有一个特性，就是能与HF反应。在制作玻璃的时候雕刻出花纹并向花纹部分加少量氢氟酸（HF）就可以制成有花纹形状的玻璃。【讲述】二氧化硅在生活中也有广泛的用途，例如二氧化硅是制造玻璃、石英玻璃、水玻璃、光导纤维、电子工业的重要部件、光学仪器、工艺品和耐火材料的原料，是科学研究的重要材料
9、。【讲述】随着人们对材料性能的要求不断提高，具有特殊材料功能的陶瓷材料正在迅速发展，碳化硅俗称金刚砂，其中 碳原子和硅原子通过共价键连接，具有类似金刚石的结构，硬度很大。还具有优异的抗氧化性能。因为它的这些优异的性能，用作砂纸和砂轮的磨料、耐高温结构材料、耐高温半导体材料等。【过渡】碳纳米材料是近年来人们十分关注的一类新型无机非金属材料。【布置任务】阅读课本，说一说碳纳米材料的种类及应用前景。【展示】展示PPT21页。【布置任务】这是三种材料的性质、结构和用途，请同学们阅读PPT了解。按照要求绘制。带着问题思考、交流讨论。阅读流程图，并写出化学方程式。倾听、理解并记忆。倾听、理解并记忆。说出硅
10、的用途。写出化学方程式。倾听并理解。倾听、了解。阅读课本。强化学生能从物质的微观层面理解其组成、结构和性质的关系，形成“结构决定性质，性质决定应用”的观念。通过让学生思考问题，培养学生学习能力和思考运用能力。培养学生书写化学方程式的能力。让学生明确硅的物理性质。让学生明确硅的化学性质及发生反应的化学方程式。给学生展示的机会，同时锻炼学生的表达能力。复习酸性氧化物的知识，同时培养学生知识迁移能力。拓展学生视野，让学生体会化学在生活中的作用。让学生明确碳化硅的特性及用途。培养学生阅读能力、总结能力、提取信息能力。环节三拓展延伸【展示】国产4.03米口径碳化硅反射镜研制成功阅读PPT。拓展学生视野。
11、随堂作业PPT展示做题通过习题巩固本节所学知识。环节四课堂小结展示PPT29页。倾听并理解。帮助学生梳理本节知识，便于学生记忆。五、板书设计第三节 无机非金属材料一、 硅酸盐材料产品原料主要成分用途陶瓷黏土（含水的硅铝酸盐）生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等。玻璃纯碱、石灰石、石英砂Na2SiO3、CaSiO3、SiO2生产建筑材料、光学仪器和各种器皿、还可制造玻璃纤维用于高强度复合材料等。水泥黏土、石灰石、石膏3CaOSiO2、2CaOSiO23CaOAl2O3水泥、沙子和碎石等与水混合可以得到混凝土。二、新型无机非金属材料1.硅：与氟气反应：Si+2F2SiF4与氢氟酸反应：Si+4HFSiF4+2H2与强碱溶液反应：Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H22.二氧化硅与碱反应生成盐和水：SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O与碱性氧化物反应生成盐：SiO2+ CaOCaSiO3SiO2+ Na2CO3Na2SiO3+CO2SiO2+ CaCO3CaSiO3+CO23.新型陶瓷（碳化硅）4.碳纳米材料富勒烯、碳纳米管、石墨烯 10 / 10
