名師教案 高中化學(xué)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(xué)設(shè)計教學(xué)目標(biāo)1、知道常見的無機非金屬材料的類型，結(jié)合實例認(rèn)識無機非金屬材料的組成、性能及應(yīng)用的聯(lián)系。2、通過硅酸鹽的結(jié)構(gòu)特點分析硅酸鹽的性質(zhì)特點，培養(yǎng)學(xué)生宏觀辨識與微觀探析的科學(xué)素養(yǎng)。3、了解碳納米材料的類別、結(jié)構(gòu)特點、性能與用途，培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感。教學(xué)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(yīng)；2、硅、二氧化硅的存在、性質(zhì)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(jié)構(gòu)高純硅的制備石墨烯分子的結(jié)構(gòu)教學(xué)過程一、導(dǎo)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)?，F(xiàn)在仍是美國的電子技術(shù)研究中心和計算機與半導(dǎo)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(yīng)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(xué)習(xí)非金屬材料的相關(guān)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(jié)構(gòu)有什么特點？怎樣影響硅酸鹽的性質(zhì)？【學(xué)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。【學(xué)生】閱讀資料卡片，學(xué)習(xí)硅酸鹽的結(jié)構(gòu)?！編煛吭诠杷猁}中，Si和O構(gòu)成了硅氧四面體，結(jié)構(gòu)如圖。硅氧四面體是硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)中的基本構(gòu)造單元。它是由位于中心的1個硅原子結(jié)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(jié)合。硅氧四面體結(jié)構(gòu)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(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐腐蝕等特點?！緦W(xué)生】閱讀教材第20~21頁中陶瓷、玻璃和水泥的相關(guān)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(shè)備主要成分水泥石灰石、黏土水泥回轉(zhuǎn)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(xué)生】閱讀教材第21頁中硅和二氧化硅的相關(guān)內(nèi)容。【師】單質(zhì)硅的性質(zhì)(1)物理性質(zhì)①晶體硅是一種帶有金屬光澤的灰黑色固體，根據(jù)其結(jié)構(gòu)分析可知，晶體硅熔點高、硬度大、有脆性。②導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料。(2)化學(xué)性質(zhì)：常溫下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，除氫氟酸和強堿外，不與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。Si與氫氟酸、NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式分別為Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑、Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑?！編煛縎iO2的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與用途(1)存在：SiO2的存在形式有結(jié)晶形和無定形兩大類，水晶、瑪瑙的主要成分是結(jié)晶的二氧化硅。(2)結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的晶體。每個硅原子周圍結(jié)合4個O，每個O周圍結(jié)合2個Si。(3)物理性質(zhì)：熔點高；硬度大；溶解性：不溶于水。(4)化學(xué)性質(zhì)①具有酸性氧化物的通性a．可與NaOH溶液反應(yīng)，其反應(yīng)方程式為SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O。b．可與氧化鈣反應(yīng)，其反應(yīng)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(yīng)，SiO2與HF溶液反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)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(xué)及光纖制品的基本原料，可以制作光導(dǎo)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(xué)生】閱讀教材第22頁，學(xué)習(xí)資料卡片“高純硅的制備”。【師】高純硅制備流程其中涉及的主要化學(xué)反應(yīng)：【學(xué)生】閱讀教材第23頁相關(guān)內(nèi)容，學(xué)習(xí)新型陶瓷?！編煛刻蓟杼沾删哂蓄愃平饎偸慕Y(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)材料、耐高溫的半導(dǎo)體材料等。【學(xué)生】閱讀教材第23~24頁相關(guān)內(nèi)容，了解碳納米材料的應(yīng)用前景?！編煛?、富勒烯是由碳原子構(gòu)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(jié)構(gòu)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(dāng)高的強度和優(yōu)良的電學(xué)性能，可用于生產(chǎn)復(fù)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(jié)構(gòu)使其具有電阻率低、熱導(dǎo)率高、強度高等優(yōu)