資源簡介

第五章　化工生產(chǎn)中重要的非金屬元素
第三節(jié) 無機(jī)非金屬材料
本節(jié)內(nèi)容主要包括傳統(tǒng)硅酸鹽材料和新型無機(jī)非金屬材料。教材首先從物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)入手，介紹無機(jī)非金屬材料的性能特點(diǎn)，包括耐高溫、抗腐蝕等性能。從材料組成的角度，對(duì)生活中常見的無機(jī)非金屬材料進(jìn)行分類，介紹陶瓷、玻璃和水泥等傳統(tǒng)硅酸鹽材料在人類日常生活中的廣泛應(yīng)用，以及材料對(duì)人類文明的推動(dòng)作用。之后，介紹新型無機(jī)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、能源等領(lǐng)域產(chǎn)生的影響，展現(xiàn)化學(xué)科學(xué)對(duì)新材料研發(fā)的重要作用，讓學(xué)生了解化學(xué)學(xué)科對(duì)社會(huì)進(jìn)步的價(jià)值，提升“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”等學(xué)科核心素養(yǎng)。本節(jié)內(nèi)容共一課時(shí)。
1、通過閱讀和討論，了解陶瓷、玻璃、水泥等傳統(tǒng)硅酸鹽材料的生產(chǎn)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(shè)中發(fā)揮的重要作用。
2、通過學(xué)習(xí)，了解品體硅、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(jī)非金屬材料的奇特性能及其在高科技領(lǐng)域所發(fā)揮的重要作用，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。
3、結(jié)合身邊的生活用品、電子產(chǎn)品、建筑物等用到的無機(jī)非金屬材料，感受化學(xué)就在身邊，化學(xué)材料作用巨大，提高學(xué)生努力學(xué)習(xí)化學(xué)、投身國家建設(shè)的社會(huì)責(zé)任感。
重點(diǎn)：玻璃、水泥、硅、二氧化硅、新型陶瓷等無機(jī)非金屬材料的主要性能和用途，普通玻璃的主要成分。
難點(diǎn)：玻璃、水泥、硅、二氧化硅、新型陶瓷等無機(jī)非金屬材料的主要性能和用途。
查找相關(guān)資料，準(zhǔn)備投影。
硅酸鹽材料
圖片投影：展示一些著名的地標(biāo)建筑。
學(xué)生活動(dòng)：思考與交流：同學(xué)們想一想這些地標(biāo)建筑可能會(huì)用到哪些材料，列舉一下。
設(shè)計(jì)意圖：引入新課，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。
學(xué)生活動(dòng)：說一說硅酸鹽的結(jié)構(gòu)。
教師總結(jié)：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(diǎn)高、難溶于水、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐腐蝕等特點(diǎn)。
設(shè)計(jì)意圖：強(qiáng)化學(xué)生能從物質(zhì)的微觀層面理解其組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 的聯(lián)系，形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定應(yīng)用”的觀念；能根據(jù)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)預(yù)鍘物質(zhì)在 特定條件下可能具有的性質(zhì)和可能發(fā)生的變化。
投影圖片：展示一些著名的陶瓷工藝品。
教師講述：陶瓷是以黏土（主要成分為含水的鋁硅酸鹽）為主要原料，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成的。我國具有悠久的陶瓷制造歷史，在新石器時(shí)代，我們的祖先已能燒制陶器，至唐宋時(shí)期，我國的陶瓷制品已經(jīng)享譽(yù)海內(nèi)外。目前，陶瓷仍然在人類的生產(chǎn)和生活中扮演著重要的角色，得到了廣泛應(yīng)用，如用于生產(chǎn)建筑材料、絕緣材料、日用器皿、衛(wèi)生潔具等。
投影圖片：古代陶瓷工藝流程。
設(shè)計(jì)意圖：拓展學(xué)生視野，贊賞化學(xué)對(duì)社會(huì) 發(fā)展的重大貢獻(xiàn)。
圖片投影：一些好看引起共鳴的玻璃制品。
教師講述：普通玻璃的主要成分為Na SiO3、CaSiO3和SiO2它是以純堿、石灰石和石英砂（主要成分是SiO2）為原料，經(jīng)混合、粉碎，在玻璃窯中熔融，發(fā)生復(fù)雜的物理和化學(xué)變化而制得的。
設(shè)計(jì)意圖：激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，強(qiáng)化要點(diǎn)內(nèi)容。
投影圖片：水泥和水泥為基礎(chǔ)的高樓大廈。
教師講述：普通硅酸鹽水泥的生產(chǎn)以黏土和石灰石為主要原料。二者與其他輔料經(jīng)混合、研磨后在水泥回轉(zhuǎn)窯中煅燒，發(fā)生復(fù)雜的物理和化學(xué)變化，加入適量石膏調(diào)節(jié)水泥硬化速率，再磨成細(xì)粉就能得到普通水泥。水泥、沙子和碎石等與水混合可以得到混凝土，大量用于建筑和水利工程。
設(shè)計(jì)意圖：強(qiáng)化學(xué)生的知識(shí)面。
新型的無機(jī)非金屬材料
投影圖片：元素周期表，標(biāo)出硅元素所在位置。
學(xué)生活動(dòng)：說一說：根據(jù)元素周期表中硅的位置，為什么硅能成為應(yīng)用最為廣泛的半導(dǎo)體材料
教師總結(jié)：現(xiàn)代信息技術(shù)是建立在半導(dǎo)體材料基礎(chǔ)上的。位于元素周期表第三周期、第VA族的硅元素，正好處于金屬與非金屬的過渡位置，其單質(zhì)的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體與絕緣體之間，是應(yīng)用最為廣泛的半導(dǎo)體材料。
設(shè)計(jì)意圖：強(qiáng)化學(xué)生能從物質(zhì)的微觀層面理解其組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 的聯(lián)系，形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定應(yīng)用”的觀念；能根據(jù)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)物質(zhì)在 特定條件下可能具有的性質(zhì)和可能發(fā)生的變化。
投影圖片：自然界中的硅元素
設(shè)計(jì)意圖：激發(fā)學(xué)生興趣，拓展知識(shí)面。
學(xué)生活動(dòng)：寫一寫：根據(jù)高純硅的制備流程，寫一寫相應(yīng)的化學(xué)方程式。
教師小結(jié)：
SiO2+2C=======Si+2CO
Si+3HCl=======SiHCl3+H2
SiHCl3+H2=======Si+3HCI
設(shè)計(jì)意圖：強(qiáng)化學(xué)生對(duì)相關(guān)反應(yīng)方程式的熟悉掌握。
投影圖片：硅和二氧化硅的用途。
投影展示新型陶瓷。
教師講述：新型陶瓷在組成上不再限于傳統(tǒng)的硅酸鹽體系，在光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)等方面具有很多新的特性和功能，進(jìn)一步拓展了陶瓷的應(yīng)用領(lǐng)域。例如，碳化硅（SiC）俗稱金剛砂，其中的碳原子和硅原子通過共價(jià)鍵連接，具有類似金剛石的結(jié)構(gòu)，硬度很大，可用作砂紙和砂輪的磨料。碳化硅還具有優(yōu)異的高溫抗氧化性能，使用溫度可達(dá)1600℃，大大超過了普通金屬材料所能承受的溫度，可用作耐高溫結(jié)構(gòu)材料、耐高溫半導(dǎo)體材料等。
設(shè)計(jì)意圖：拓展學(xué)生知識(shí)面，新型陶瓷等無機(jī)非金屬材料的主要性能和用途。
三、課堂小結(jié)
引導(dǎo)學(xué)生自己總結(jié)歸納本節(jié)課所學(xué)知識(shí)
設(shè)計(jì)意圖：透過現(xiàn)象引發(fā)學(xué)生深層次的思考，培養(yǎng)學(xué)生的歸納能力。培養(yǎng)學(xué)生思維的深刻性，提升對(duì)元素及其化合物知識(shí)的認(rèn)知水平。
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