高一下學(xué)期化學(xué)人教版必修第二冊第五章 第三節(jié) 無機非金屬材料 第二課時 教案

無機非金屬材料第二課時教案教學(xué)內(nèi)容分析課標(biāo)分析本課內(nèi)容在《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》中對應(yīng)必修課程模塊二常見的無機物及其應(yīng)用中主題“5—非金屬及其化合物”的內(nèi)容。通過對課標(biāo)進(jìn)行分析，可得到如下三類具體教學(xué)內(nèi)容。【內(nèi)容要求】2.5非金屬化合物結(jié)合真實情景中的應(yīng)用實例或通過實驗探究，了解費勁使及其化合物的主要性質(zhì)，認(rèn)識這些物質(zhì)在生產(chǎn)中的應(yīng)用和對生態(tài)環(huán)境的影響。2.6物質(zhì)性質(zhì)及物質(zhì)轉(zhuǎn)化的價值了解通過化學(xué)反應(yīng)可以探索物質(zhì)性質(zhì)、實現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化，認(rèn)識物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化在促進(jìn)社會文明進(jìn)步、自然資源綜合利用和環(huán)境保護中的重要價值。【教學(xué)提示】教學(xué)策略發(fā)揮核心概念對元素化合物學(xué)習(xí)的指導(dǎo)作用；重視開展高水平的實驗探究活動；緊密聯(lián)系生產(chǎn)和生活實際，創(chuàng)設(shè)豐富多彩的真實問題情境。【學(xué)業(yè)要求】1、能列舉、描述、辨識典型物質(zhì)重要的物理和化學(xué)性質(zhì)及實驗現(xiàn)象，能用化學(xué)方程式、離子方程式正確表示典型物質(zhì)的主要化學(xué)性質(zhì)。2、能利用典型代表物的性質(zhì)和反應(yīng)，設(shè)計常見物質(zhì)制備分離提純檢驗等簡單任務(wù)的方案。能從物質(zhì)類別和元素價態(tài)變化的視角說明物質(zhì)的轉(zhuǎn)化途徑。綜上，對于“無機非金屬材料”一課，需要基于課標(biāo)建立實際情境，幫助學(xué)生學(xué)會掌握利用物質(zhì)的相關(guān)性質(zhì)進(jìn)行分離提純，建立在工業(yè)上從礦石中提取高純物質(zhì)的模型，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)意識和社會責(zé)任感。教材分析本節(jié)課立足于義務(wù)教育階段人教版必修二第一章第三節(jié)的第二課時部分，本節(jié)位于“”的最后一節(jié)，在本章前兩節(jié)學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了硫、氮的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、轉(zhuǎn)化和應(yīng)用，非金屬元素的學(xué)習(xí)馬上進(jìn)入尾聲，同時，第一課時中介紹了傳統(tǒng)硅酸鹽材料的組成、性能和應(yīng)用以及硅和二氧化硅的性質(zhì)，本節(jié)課則主要介紹新型無機非金屬材料，包括硅和二氧化硅、新型陶瓷、碳納米材料、以及這些材料在信息、能源領(lǐng)域的應(yīng)用，并以二氧化硅的提純、高純硅的提純的討論探究為例，對硅及其化合物的性質(zhì)進(jìn)行歸納復(fù)習(xí)。學(xué)情分析本節(jié)課的授課對象是普通高中的高一學(xué)生。這類學(xué)生經(jīng)過一學(xué)期的高中化學(xué)學(xué)習(xí)，已經(jīng)對高中化學(xué)有了大致的認(rèn)識和定位，初步形成適合自己的學(xué)習(xí)方法和節(jié)奏，化學(xué)學(xué)科知識體系初步形成，化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)已經(jīng)有了初步發(fā)展。在知識儲備方面，學(xué)生經(jīng)過本章前兩節(jié)的學(xué)習(xí)，已經(jīng)掌握了兩個重要非金屬元素——硫、氮的性質(zhì)與轉(zhuǎn)化，結(jié)合必修一中氯及其化合物的學(xué)習(xí)，形成了研究非金屬元素及其化合物的基本思路和方法，并能夠?qū)⒒瘜W(xué)知識與實際相結(jié)合。在思維能力方面，學(xué)生經(jīng)過對元素化學(xué)的學(xué)習(xí)，“結(jié)構(gòu)-性質(zhì)-應(yīng)用”的元素化學(xué)學(xué)習(xí)模型已經(jīng)基本建立，已經(jīng)初步構(gòu)建起研究元素的性質(zhì)及其轉(zhuǎn)化的知識框架，同時，學(xué)生前期對氯、硫、氮的學(xué)習(xí)奠定了獨立思考、科學(xué)探究的思維基礎(chǔ)，具有較強的辯證思維；學(xué)生的年齡大概在15歲上下，處于皮亞杰認(rèn)知發(fā)展階段論的形式運算階段，這一階段的學(xué)生推理能力得到提高，能從多種維度對抽象的性質(zhì)進(jìn)行思維，他們能夠用邏輯推理、歸納或演繹的方式來解決問題，能夠更加靈活地學(xué)習(xí)、接受本節(jié)課的知識。在情感價值觀方面，中學(xué)生的情感發(fā)展已到成熟階段，能夠具有完善的獨立思考和判斷的能力；在皮亞杰道德發(fā)展階段理論中，此階段的學(xué)生已經(jīng)具有公正觀念，他們開始傾向于以公道、公正作為判斷是非的標(biāo)準(zhǔn)，可以對其進(jìn)行科學(xué)意識與社會責(zé)任感的培養(yǎng)的教育；該年齡段的學(xué)生通常對社會熱點事件具有強烈的好奇心，關(guān)注時事政治新聞，可以從最新時政熱點入手引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教學(xué)目標(biāo)利用冬奧會的最新社會熱點素材，體會硅在無機非金屬材料中扮演的重要角色，提高學(xué)生利用化學(xué)知識解決實際問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和社會責(zé)任感；能夠熟練說出Si、SiO2的存在、結(jié)構(gòu)特點和性質(zhì)，構(gòu)建“結(jié)構(gòu)-性質(zhì)-用途”的知識體系；通過小組合作探究討論制備Si、SiO2的方法，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用化學(xué)知識的能力，建立起從礦石中提取高純物質(zhì)的模型。教學(xué)重難點教學(xué)重點：Si、SiO2的存在、結(jié)構(gòu)、制備和應(yīng)用教學(xué)難點：Si、SiO2的制備，提取純物質(zhì)的模型建立教學(xué)方法教法：講授法、討論法、問答法、演示實驗法學(xué)法：自主——合作——探究教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖環(huán)節(jié)一：復(fù)習(xí)舊知，引入新知7min課堂引入【PPT展示】PPT上展示出冬奧會場館的照片。【提問】結(jié)合圖片說出冬奧會上利用了哪些化學(xué)材料，其中哪些是無機非金屬材料，哪些是金屬材料？【回答1】冬奧會“冰絲帶”——水泥、黏土、陶瓷等是無機非金屬材料，鋼材是金屬材料【回答2】冬奧會“雪如意”——玻璃、陶瓷、水泥等是無機非金屬材料，鋁合金、鋼鐵等是金屬材料借助冬奧會的最新時政素材引入，引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生回顧上節(jié)課學(xué)習(xí)過的無機非金屬材料的類別和組成?！究偨Y(jié)】生活中的建筑中許多用到了傳統(tǒng)無機非金屬材料——水泥、黏土、陶瓷等?！綪PT展示】PPT展示無機非金屬材料的概念、類別和組成?！韭犞v思考】結(jié)合教師講授的內(nèi)容和課本，回顧歸納相關(guān)知識?！疽曨l展示】展示新型無機非金屬材料的視頻【提問】你在視頻中發(fā)現(xiàn)哪些地方可以用到新型材料？【觀看視頻】學(xué)生認(rèn)真觀看視頻，思考老師提出的問題?！净卮稹俊綪PT展示】PPT展示冬奧會火炬、迎賓服的照片。【講解】其中就運用了新型無機非金屬材料?！舅伎肌拷Y(jié)合教師的講解，了解新型無機非金屬材料的概念以及在生活中的應(yīng)用?！鹃喿x課本】閱讀課文材料，討論歸納新型無機非金屬材料。環(huán)節(jié)二：SiO2的性質(zhì)與制備15min學(xué)生活動一:探究制備SiO2的方法【講解】回顧上節(jié)課所學(xué)的硅、二氧化硅的相關(guān)性質(zhì)。【提問】如何制備SiO2？【引導(dǎo)】要考慮以下幾個問題：原料的來源（硅的化合物的存在形式）、反應(yīng)條件如何選擇（結(jié)構(gòu)和性質(zhì)）、如何進(jìn)行提純?！綪PT展示】PPT展示粗SiO2的雜質(zhì)種類、硅的價類二維圖?！拘〗M討論】學(xué)生結(jié)合上節(jié)課所學(xué)知識，思考討論?！菊故居懻摻Y(jié)果】【回答一】雜質(zhì)較多，很難提純【回答二】改變SiO2中硅的存在形式：SiO2NaOHNa2SiO3CO2H2SiO3加熱SiO【回答三】SiO2HFSiF4SiO2引導(dǎo)學(xué)生思考制備SiO2的方法，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考的能力，以及合作探究的意識?！局v解】方法二最好【總結(jié)】固相混合物除雜的方法：將雜質(zhì)和待提純物質(zhì)轉(zhuǎn)化成不同的相，將其分離，后再加入某物質(zhì)使待提純物質(zhì)回歸原位。【PPT展示】PPT展示二氧化硅的提純方法?！韭犞v思考】學(xué)生活動二:實驗探究盛堿的試劑瓶使用橡膠塞的原因【提問】盛堿的試劑瓶為什么不用玻璃塞，而用橡膠塞。【猜想】由于二氧化硅會與氫氧化鈉溶液生成硅酸鈉，硅酸鈉是一種粘合劑，會使玻璃塞難以拔下?；仡橲iO2的相關(guān)反應(yīng)、玻璃的主要組成，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用化學(xué)知識的能力。【提問】來驗證猜想是否正確：SiO2粉末中加入NaOH溶液，如何檢驗他們是否發(fā)生反應(yīng)呢？【回答1】沒有沉淀或氣體生成，很難觀察?！净卮?】可以對比前后的NaOH溶液的pH變化情況。提高學(xué)生進(jìn)行實驗設(shè)計的能力，帶領(lǐng)學(xué)生通過實驗?zāi)康倪M(jìn)行實驗設(shè)計，觀察歸納實驗現(xiàn)象并總結(jié)實驗結(jié)論?！緦嶒?】SiO2粉末中加入NaOH溶液，用pH計測量反應(yīng)前后的pH值變化，發(fā)現(xiàn)無明顯變化，和我們的猜測不符，猜測可能的原因?！緦嶒?】在兩片玻璃片中滴加NaOH溶液，放置3天，現(xiàn)象：玻璃片黏在一起，難以分開。【實驗3】實驗1放置一段時間，觀察，pH從13.2降低到13.04，發(fā)生反應(yīng)。【回答1】反應(yīng)速率較慢，時間太短現(xiàn)象不明顯【回答2】NaOH溶液發(fā)生變質(zhì)【提問】對比上述實驗，可以得出哪些結(jié)論?！緦W(xué)生討論回答】結(jié)論1：NaOH溶液在常溫下和SiO2反應(yīng)很慢結(jié)論2：玻璃的磨砂面增大了接觸面積，加快了反應(yīng)速率培養(yǎng)學(xué)生的歸納思考能力，以及辯證統(tǒng)一地看待問題的能力。【介紹】化學(xué)蝕刻：SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O【思考聽講】拓展學(xué)生的思維視野，類比SiO2與堿的反應(yīng)，學(xué)習(xí)SiO2的應(yīng)用。環(huán)節(jié)三：高純硅的提純制備13min引入【PPT展示】PPT展示處理器CPU的照片，借助中國芯技術(shù)，提問硅的應(yīng)用?！局v解】中國芯中硅的制備過程：從沙子制備高純硅——高純硅制備硅晶圓——硅晶元刻錄成芯片【齊聲回答】半導(dǎo)體材料，用于集成電路、晶管、太陽能電池等。引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，實現(xiàn)化學(xué)知識與實際應(yīng)用的統(tǒng)一。小組活動四:探究如何從沙子中提取高純硅【提問】沙子的主要成分是SiO2，可以用于制備水泥、玻璃和電子產(chǎn)品等，是如何從沙子中提純出高純硅的呢？【引導(dǎo)】問題一：需加入什么試劑才能實現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化？（氧化還原）問題二：反應(yīng)條件的選擇？（結(jié)構(gòu)和性質(zhì)）問題三：除硅以外還有什么產(chǎn)物。問題四：提純出來的硅是否純凈?！拘〗M討論】問題一：還原劑，如活潑金屬、H2、焦炭等問題二：焦炭，高溫（類似于高爐煉鐵）問題三：CO問題四：不純凈，還含有未完全反應(yīng)的焦炭、SiO2。培養(yǎng)學(xué)生的辯證思維和探究能力，進(jìn)行自主－合作－探究過程，增加學(xué)生對提純模型的認(rèn)知，初步形成粗產(chǎn)品提純的知識體系，加深學(xué)生對Si、SiO2相關(guān)化學(xué)反應(yīng)的認(rèn)識?！咎釂枴咳绾螌⒋止柽M(jìn)行提純?！綪PT展示】SiO2、Si、C、SiHCl3、HCl的熔沸點?！拘〗M討論】【評價并講解】對學(xué)生的答案評價并講解：【總結(jié)】粗產(chǎn)品提純的核心思路：變?nèi)ビ肿儊怼究偨Y(jié)歸納】【PPT展示】冬奧會雪花的圖片，解釋我國芯片技術(shù)的高速發(fā)展?！韭犞v】感悟我國科技的飛速發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生的愛國意識和社會責(zé)任感。環(huán)節(jié)四：課堂小結(jié)5min課堂小結(jié)【總結(jié)】建立從礦石中提取高純物質(zhì)的模型?！咎釂枴拷Y(jié)合生活實際，談?wù)勀愕氖斋@?！緯乘浴颗e一反三、知識的靈活應(yīng)用?！菊n堂小測】1.熔融燒堿應(yīng)選用的器皿是（）A.石英坩堝B.生鐵坩堝C.普通玻璃坩堝 D.陶