資源簡介

新授課
第五章 化工生產中的重要非金屬元素
第8課時 無機非金屬材料
【學習目標】
1.了解陶瓷、玻璃、水泥等傳統硅酸鹽材料的生成原料、性能和主要用途，知道普通玻璃的主要成分。 2.了解并掌握硅、二氧化硅的結構及性質，認識硅單質、二氧化硅在生產中的應用。
【學習活動】
學習任務 學習筆記
目標一：了解陶瓷、玻璃、水泥等傳統硅酸鹽材料的生成原料、性能和主要用途，知道普通玻璃的主要成分。 任務1：閱讀教材P19內容，思考并完成下列問題。 （1）用途廣泛的無機非金屬材料組成中多數含有哪些元素？它們具有哪些性能？能應用在哪些方面？ （2）硅酸鹽是由硅、氧和金屬元素組成的化合物的總稱。它們種類繁多、組成各異、結構復雜，在自然界中廣泛存在。傳統硅酸鹽材料有哪些？硅酸鹽的結構具有哪些特點，從而導致哪些特性？ 任務2：閱讀教材P20至P21第一段內容，思考并完成下列問題。 陶瓷普通玻璃普通水泥原料 主要原料: 輔助原料:石膏（調節硬化速度）設備/ 主要 成分成分復雜 /特點抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣玻璃是非晶體，稱為玻璃態物質，無固定熔點，在某一溫度范圍內軟化可加工成制品具有水硬性，與水摻和攪拌并靜置后，很容易凝固變硬用途建筑材料、絕緣材料、日用器皿、衛生潔具建筑材料、光學儀器、各種器皿、制造玻璃纖維大量用于建筑和水利工程
根據制備普通玻璃的原料及普通玻璃的主要成分，試著寫出涉及的反應方程式。
目標二：了解并掌握硅、二氧化硅的結構及性質，認識硅單質、二氧化硅在生產中的應用 任務1：因為半導體工業的出現，單質硅也進入了普通人的生活。天然的單質硅不存在，硅在自然界主要以硅酸鹽和氧化物的形式存在。通常通過去除硅的氧化物中的氧可以得到單質硅，但這不是半導體工業所需要的硅。半導體工業使用的硅，通常是極高純度的單晶硅。 （1）畫出硅原子的原子結構示意圖，說出硅元素在元素周期表中的具體位置？ （2）工業使用的高純硅是由其氧化物制得的，主要分粗硅的制備和純硅的制備兩個階段，制備流程如下圖，試著寫出其中涉及的主要化學方程式。 任務2：（1）為什么CO2和SiO2在化學性質上具有一定的相似性而物理性質差異很大？SiO2的結構有什么特點。 （2）SiO2既能與氫氟酸反應生成SiF4和H2O，也能與NaOH溶液反應，能認為SiO2屬于兩性氧化物嗎？ （3）2018年11月5日至7日，世界光纖光纜大會在杭州舉行。本次大會以“一個光纖連接的智能世界”為主題，圍繞“全球光纖光纜供需走勢”、“5G和物聯網帶來的需求展望”、“一帶一路”倡議和“智能制造”等熱點議題展開深入討論與交流。 其中提到的光纜的主要制作成分是什么？該成分屬于什么物質類別？寫出代表其通性的化學方程式。 任務3：閱讀教材p23-24內容，結合情境材料思考并完成問題。 從陶瓷材料發展的歷史來看，經歷了三次飛躍。由陶器進入瓷器這是第一次飛躍；由傳統陶瓷發展到精細陶瓷是第二次飛躍；精細陶瓷粉體的顆粒較大，屬微米級(10－6m)，用新的制備方法把陶瓷粉體的顆粒加工到納米級，用這種超細微粉體粒子來制造陶瓷材料，得到新一代納米陶瓷，這是陶瓷材料的第三次飛躍。納米陶瓷具有延展性，有的甚至出現超塑性。納米陶瓷被稱為21世紀陶瓷。 新型陶瓷有哪些，情境中涉及傳統陶瓷與新型陶瓷的優缺點是什么？碳納米材料主要包括哪些，在哪些領域應用廣泛？
【學習總結】
回顧本課所學，畫出思維導圖新授課
第五章 化工生產中的重要非金屬元素
第8課時 無機非金屬材料
【學習目標】
1.了解陶瓷、玻璃、水泥等傳統硅酸鹽材料的生成原料、性能和主要用途，知道普通玻璃的主要成分。 2.了解并掌握硅、二氧化硅的結構及性質，認識硅單質、二氧化硅在生產中的應用。
【學習活動】
學習任務 方法與路徑
目標一：了解陶瓷、玻璃、水泥等傳統硅酸鹽材料的生成原料、性能和主要用途，知道普通玻璃的主要成分。 任務1：閱讀教材P19內容，思考并完成下列問題。 （1）用途廣泛的無機非金屬材料組成中多數含有哪些元素？它們具有哪些性能？能應用在哪些方面？ 【參考答案】無機非金屬材料多含有硅、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。應用在航空航天、信息、新能源等高技術領域。 （2）硅酸鹽是由硅、氧和金屬元素組成的化合物的總稱。它們種類繁多、組成各異、結構復雜，在自然界中廣泛存在。傳統硅酸鹽材料有哪些？硅酸鹽的結構具有哪些特點，從而導致哪些特性？ 【參考答案】 陶瓷、普通玻璃、水泥。 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、化學性質穩定、耐腐蝕等特點。 任務2：閱讀教材P20至P21第一段內容，思考并完成下列問題。 陶瓷普通玻璃普通水泥原料黏土純堿、石灰石、石英砂主要原料:石灰石、黏土 輔助原料:石膏（調節硬化速度）設備/玻璃窯水泥回轉窯主要 成分成分復雜硅酸鈉、硅酸鈣、二氧化硅/特點抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣玻璃是非晶體，稱為玻璃態物質，無固定熔點，在某一溫度范圍內軟化可加工成制品具有水硬性，與水摻和攪拌并靜置后，很容易凝固變硬用途建筑材料、絕緣材料、日用器皿、衛生潔具建筑材料、光學儀器、各種器皿、制造玻璃纖維大量用于建筑和水利工程
根據制備普通玻璃的原料及普通玻璃的主要成分，試著寫出涉及的反應方程式。 【參考答案】 Na2CO3+ SiO2 Na2SiO3 + CO2↑ CaCO3 + SiO2 CaSiO3 + CO2 圍繞目標一： 任務1由學生仔細閱讀教材，認真思考問題，完成后利用平臺拍照上傳，學生自行點評。 教師講解硅氧四面體結構特點。 任務2由學生仔細閱讀教材，認真思考問題，完成后利用平臺拍照上傳，教師點評并講解陶瓷、玻璃、水泥的特點及用途。
目標二：了解并掌握硅、二氧化硅的結構及性質，認識硅單質、二氧化硅在生產中的應用 任務1：因為半導體工業的出現，單質硅也進入了普通人的生活。天然的單質硅不存在，硅在自然界主要以硅酸鹽和氧化物的形式存在。通常通過去除硅的氧化物中的氧可以得到單質硅，但這不是半導體工業所需要的硅。半導體工業使用的硅，通常是極高純度的單晶硅。 （1）畫出硅原子的原子結構示意圖，說出硅元素在元素周期表中的具體位置？ 【參考答案】 第三周期第ⅣA族， （2）工業使用的高純硅是由其氧化物制得的，主要分粗硅的制備和純硅的制備兩個階段，制備流程如下圖，試著寫出其中涉及的主要化學方程式。 【參考答案】 SiO2＋2CSi＋2CO↑ Si＋3HClSiHCl3＋H2 SiHCl3＋H2Si＋3HCl 任務2：（1）為什么CO2和SiO2在化學性質上具有一定的相似性而物理性質差異很大？SiO2的結構有什么特點。 【參考答案】 SiO2和CO2均屬于酸性氧化物，故化學性質相似。CO2是由分子構成的，而SiO2是空間立體網狀結構，故二者物理性質差異大。 SiO2的結構是每個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。實際上，SiO2晶體是由Si和O按1∶2的比例所組成的立體網狀結構。 （2）SiO2既能與氫氟酸反應生成SiF4和H2O，也能與NaOH溶液反應，能認為SiO2屬于兩性氧化物嗎？ 【參考答案】 SiO2不屬于兩性氧化物。兩性氧化物指既能與酸反應，又能與堿反應生成鹽和水的氧化物。SiO2能與氫氟酸反應：SiO2+4HF=SiF4+2H2O，但并不生成鹽和水。 （3）2018年11月5日至7日，世界光纖光纜大會在杭州舉行。本次大會以“一個光纖連接的智能世界”為主題，圍繞“全球光纖光纜供需走勢”、“5G和物聯網帶來的需求展望”、“一帶一路”倡議和“智能制造”等熱點議題展開深入討論與交流。 其中提到的光纜的主要制作成分是什么？該成分屬于什么物質類別？寫出代表其通性的化學方程式。 【參考答案】 SiO2。屬于酸性氧化物。SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。 任務3：閱讀教材p23-24內容，結合情境材料思考并完成問題。 從陶瓷材料發展的歷史來看，經歷了三次飛躍。由陶器進入瓷器這是第一次飛躍；由傳統陶瓷發展到精細陶瓷是第二次飛躍；精細陶瓷粉體的顆粒較大，屬微米級(10－6m)，用新的制備方法把陶瓷粉體的顆粒加工到納米級，用這種超細微粉體粒子來制造陶瓷材料，得到新一代納米陶瓷，這是陶瓷材料的第三次飛躍。納米陶瓷具有延展性，有的甚至出現超塑性。納米陶瓷被稱為21世紀陶瓷。 新型陶瓷有哪些，情境中涉及傳統陶瓷與新型陶瓷的優缺點是什么？碳納米材料主要包括哪些，在哪些領域應用廣泛？ 【參考答案】 新型陶瓷：高溫結構陶瓷、壓電陶瓷、透明陶瓷、超導陶瓷等 傳統陶瓷具有抗腐蝕性、耐高溫等優點，但質脆，經不起熱沖擊。新型陶瓷除了具有傳統陶瓷的優點外還有強度高，具有光學、電學特性和生物功能等。 碳納米材料主要包括富勒烯、碳納米管、石墨烯等，在能源、信息、醫藥等領域有著廣闊的應用前景。 圍繞目標二： 任務1由學生認真分析材料內容，思考并完成問題。完成后通過平臺拍照提交展示，老師點評。 教師重點講授硅單質制芯片及太陽能電池的用途。 任務2由學生認真思考問題，完成后利用平臺拍照上傳，教師講解SiO2的類金剛石結構的特點及其性質。 任務3由學生仔細閱讀教材，認真思考問題，完成后利用平臺拍照上傳，學生自行點評。
【學習總結】
回顧本課所學，畫出思維導圖 讓學生獨立自主的繪制本課時的思維導圖之后教師再展示思維導圖給學生做對比，根據課堂時間情況可課堂完成或課后完成上交老師批閱。

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