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2023 年 春季学期一课一研主讲人教案
年级 高一 学科 化学 活动时间
备课组长 主讲人 活动地点
组员
未参加人员
课题 5.2.3 无机非金属材料 课题总用课时数 1
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,发展科学态度与社会责任的学科核心素养。 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所发挥的重要作用,激发学习化学的兴趣,发展科学探究与创新意识的学科核心素养。
教学重难点 重点：陶瓷、玻璃、水泥、晶体硅、二氧化硅、新型陶瓷、碳纳米材料的性能和用途。知道普通玻璃的主要成分
学情分析 在生活中，学生对材料特别是建筑材料有着丰富的感性认识，但是并没有系统学习常见材料的组成、分类、性能和用途。
教学准备 常见材料图片、新型材料资料卡片等
思考：广州塔等这些地标建筑可能会用到哪些材料？ 一、无机非金属材料 分类：传统无机非金属材料、新型无机非金属材料 1、传统无机非金属材料-----以硅酸盐材料为主 （1）硅酸盐：由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称 （2）结构：硅氧四面体 （3）性质：硬度高、难溶于水、耐高温、耐腐蚀等特点。 （4）硅酸钠 （5）常见的硅酸盐产品 ①陶瓷----人类最早使用的硅酸盐产品 主要原料：黏土 (主要成分为含水的铝硅酸盐) 特 点：抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘 应 用：生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等 ②普通玻璃 主要原料：石英砂 (主要成分SiO2)、纯碱、石灰石 反应原理：高温下发生复杂的物理和化学变化 主要成分和特点：Na2SiO3 CaSiO3 SiO2 透光性好、硬度大、无固定熔点 应用：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符合材料等 ③水泥 主要原料：黏土、石灰石 反应原理：水泥回转窑中煅烧，发生复杂的物理和化学变化 ；加适量石膏可调节水泥硬化速率 特点：具有水硬性（与水掺和搅拌并静置后，很容易凝固变硬） 应用：水泥、沙子和碎石等与水混合可以得到混凝土，大量用于建筑和水利工程 2、新型无机非金属材料 ①晶体硅 性质和用途：灰黑色晶体，有金属光泽，熔点高，导电性介于导体和绝缘体之间，是应用最广泛的半导体材料，广泛应用于信息技术和新能源技术领域（如计算机芯片、硅太阳能电池）。 高纯硅的制备（硅元素亲氧，自然界中不存在游离态的硅） 化学性质 与强碱反应 Si + H2O+ 2NaOH == Na2SO4 + 2H2 ②二氧化硅 存在：沙子、石英砂、玛瑙、水晶 物理性质：硬度大、熔沸点高、常温下为固体、难溶于水、不导电、立体网状结构 用途：光导纤维、石英玻璃、石英干锅、精美瓷器等 化学性质：具有酸性氧化物的通性（类比二氧化碳） 不溶于水，不与水反应 与碱性氧化物反应SiO2 + CaO = CaSiO3 与强碱反应（玻璃制备原理） 与某些盐反应SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O 氧化性 SiO2+2C ==== Si+2CO↑ 与氢氟酸（HF）反应SiO2 + 4HF =SiF4↑ + 2H2O 思考1：实验室存放碱溶液的试剂瓶可以是玻璃的，但塞子却不用磨口玻璃塞而用橡胶塞，你知道是什么原因吗？（ SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O） 思考2：SiO2既可与碱反应,也能与氢氟酸反应，推断SiO2为两性氧化物是否正确 （因为SiF4不是盐，所以该反应不能说明SiO2是碱性氧化物。） 补充：硅酸（H2SO3） 一种很弱的酸，酸性比碳酸还弱，溶解度很小,不稳定，受热易分解。H2SiO3 = H2O+SiO2 如何制备硅酸？（较强酸制备较弱酸）Na2SiO3+H2O+CO2 =Na2CO3+H2SiO3↓Na2SiO3+2HCl=2NaCl2+H2SiO3↓ ③新型陶瓷 碳化硅，俗称金刚砂，其中的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，可用作砂纸和砂轮的磨料。碳化硅还具有优异的高温抗氧化性能，可用作耐高温结构材料、耐高温半导体材料等。 高温结构陶瓷 。一般用碳化硅、氮化硅或某些金属氧化物等在高温下烧结而成，具有耐高温、抗氧化、耐磨蚀等优良性能。与金属材料相比，更能适应严酷的环境，可用于火箭发动机、汽车发动机和高温电极材料等。 压电陶瓷 、透明陶瓷 、超导陶瓷 ④碳纳米材料： 富勒烯（C60）：具有超导性能，在电学、光学、磁学等方面都有重要应用 碳纳米管：比表面积大，有相当高的强度和优良的电学性能，用于生产复合材料、电池和传感器等 石墨烯 ：电阻率低，热导率高，具有很高的强度，在光电器件、超级电容器、电池和复合材料等方面的应用研究正在不断深入。 【小结】本节课主要学习了什么内容？你还有哪些疑问？ 1.下列关于硅酸的说法正确的是（　　） A．硅酸可以通过SiO2和水化合反应直接制得 B．可用反应Na2SiO3+2HCl === 2NaCl+H2SiO3↓制取硅酸 C．因为硅酸难溶于水，所以它不能与NaOH溶液反应 D．干燥剂“硅胶”的主要成分是硅酸钠 2.有下列物品或设备：①陶瓷餐具②砖瓦③混凝土桥墩④门窗玻璃⑤水晶镜片⑥石英钟⑦水晶项链⑧硅太阳能电池⑨光导纤维⑩计算机芯片 （3）所用材料主要成分为硅酸盐的是____________．
板书设计 5.2.3 无机非金属材料 一、传统无机非金属材料 陶瓷 玻璃：Na2SiO3 CaSiO3 SiO2 水泥 二、新型无机非金属材料 硅、二氧化硅、新型陶瓷、碳纳米材料
作业布置 小本练习第144页，第 ？ 题。
课后反思

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