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2019-2020年人教版高中化學(xué)選修2第三單元課題1《無(wú)機(jī)非金屬材料》教案 1、 教材分析 《無(wú)機(jī)非金屬材料》是人教版高中化學(xué)選修二第三單元《化學(xué)與材料的發(fā)展》第一節(jié)的教學(xué)內(nèi)容，主要學(xué)習(xí)的是一些常見的傳統(tǒng)和新型無(wú)機(jī)非金屬材料，重點(diǎn)了解陶瓷、玻璃，水泥，新型陶瓷的特點(diǎn)、用途、應(yīng)用情況。本章節(jié)內(nèi)容穩(wěn)合選修二（化學(xué)與技術(shù)）課程的設(shè)置理念，也暗合STS教育理念，新能源，新材料是當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的一個(gè)主旋律。 《無(wú)機(jī)非金屬材料》被安排在本章內(nèi)容的第一節(jié)，突出表現(xiàn)出這一節(jié)內(nèi)容在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中的重要作用。在必修一中我們重點(diǎn)探究學(xué)習(xí)過了“無(wú)機(jī)非金屬材料的主角---硅”的知識(shí)，了解到一些常見的硅酸鹽以及它們的相關(guān)知識(shí)性質(zhì)，也初步認(rèn)識(shí)到了幾種常見的硅酸鹽產(chǎn)品---陶瓷，玻璃及水泥，對(duì)新型無(wú)機(jī)非金屬材料也有些雛形的了解。 本節(jié)內(nèi)容，在本章的學(xué)習(xí)中起著統(tǒng)籌作用，為后面兩節(jié)內(nèi)容做了鋪墊,學(xué)生在學(xué)完本節(jié)內(nèi)容后，對(duì)于化學(xué)與材料就有了一個(gè)整體上的把握及感性認(rèn)知。 二、學(xué)情分析 【學(xué)生“起點(diǎn)能力”分析】 學(xué)生在重點(diǎn)學(xué)習(xí)了必修一“無(wú)機(jī)非金屬材料的主角---硅”的內(nèi)容后，對(duì)于常見的硅酸鹽材料陶瓷，玻璃及水泥有了一定的認(rèn)知，并通過實(shí)驗(yàn)探究也掌握了Na2SiO3的性質(zhì),有了這些基礎(chǔ)，學(xué)生接觸新知識(shí)也比較自然順暢了。 【學(xué)生“生活概念”分析】 由于本節(jié)內(nèi)容較多地滲透了化學(xué)物質(zhì)在生活中的應(yīng)用，聯(lián)系實(shí)際的面較寬，因此要求學(xué)生掌握更多的生活概念。學(xué)生在預(yù)習(xí)時(shí)已經(jīng)按照我先前的引導(dǎo)查閱了相關(guān)知識(shí),有了一定的生活基礎(chǔ)。 【學(xué)生“認(rèn)知方式”分析】 學(xué)生理解能力基本上沒問題,但是處理信息能力及對(duì)信息聯(lián)系生活實(shí)際加以應(yīng)用的能力較差，因此在教學(xué)中要加強(qiáng)學(xué)生這些能力的培養(yǎng)。 三、教學(xué)目標(biāo) 【知識(shí)與技能】 1，列舉說(shuō)明我們生活中存在的一些無(wú)機(jī)非金屬材料； 2，知道陶瓷、玻璃和水泥的主要化學(xué)成分、生產(chǎn)原料及其用途； 3，熟悉幾種應(yīng)用廣泛的新型陶瓷，掌握高純度單晶硅的工業(yè)制備方法，掌握石墨與金剛石 的性質(zhì)差異； 4，舉例說(shuō)明無(wú)機(jī)非金屬材料的特點(diǎn)。 【過程與方法】 1，通過幻燈片列舉的生活現(xiàn)象，幫助學(xué)生直觀感受無(wú)機(jī)非金屬材料，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到無(wú)機(jī)非 金屬材料就在我們身邊，正在各方面被廣泛應(yīng)用； 2，通過引導(dǎo)學(xué)生觀察、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，讓學(xué)生們體會(huì)怎樣運(yùn)用觀察法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究； 3，通過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，讓學(xué)生掌握到玻璃等無(wú)機(jī)非金屬材料的主要成分是Na2SiO3和 Ca2SiO3。 【情感態(tài)度與價(jià)值觀】 1，通過創(chuàng)設(shè)的問題情境，互動(dòng)的氛圍，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度，使學(xué)生體會(huì)探究的樂趣。2，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，使學(xué)生認(rèn)識(shí)無(wú)機(jī)非金屬材料的廣泛用途，幫助學(xué)生養(yǎng)成自主 關(guān)注與化學(xué)相關(guān)的社會(huì)問題的習(xí)慣。 3，通過介紹與無(wú)機(jī)非金屬材料有關(guān)的正反兩面的社會(huì)性新聞，譬如觸目驚心“豆腐渣”工 程，引導(dǎo)學(xué)生樹立健全正確的情操觀，價(jià)值觀，人生觀，做一個(gè)正直的化學(xué)人，社會(huì)人。 四、教學(xué)重難點(diǎn) 【教學(xué)重點(diǎn)】 1、掌握陶瓷、玻璃和水泥的主要化學(xué)成分、生產(chǎn)原料及其用途等； 2、掌握幾種新型無(wú)機(jī)非金屬材料的特點(diǎn)、用途和發(fā)展； 3、了解工業(yè)上高純硅的制備方法。 【教學(xué)難點(diǎn)】 1、理解掌握傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料硅氧結(jié)構(gòu)[SiO4]4-的特殊性對(duì)其物理化學(xué)性質(zhì)的影響； 2、通過對(duì)新型無(wú)機(jī)非金屬材料的介紹，激發(fā)起學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生熱愛科學(xué)的情感。 5、 教學(xué)思路 【總體思路】以學(xué)生活動(dòng)為主體，通過情境設(shè)置、教師引導(dǎo)，提出生活中常見的無(wú)機(jī)非金屬材料；以探究學(xué)習(xí)為基本方法，理論與實(shí)際相結(jié)合，認(rèn)知了解無(wú)機(jī)非金屬材料的原料，特點(diǎn)及用途；此外利用好“思考與交流”、“科學(xué)史話”、“資料卡片”等欄目。 【過程】創(chuàng)設(shè)生活情景，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)——提出問題，引起討論——實(shí)驗(yàn)探究、直觀感受——總結(jié)深化，交流思考——概括建立無(wú)機(jī)非金屬材料認(rèn)知體系——實(shí)際運(yùn)用 六、學(xué)法指導(dǎo) 直接觀察法、討論探究、合作交流、聯(lián)系生活實(shí)際等，學(xué)生要敢思會(huì)思、高效合作、學(xué)會(huì)交流、樂于探究、善于總結(jié)。 7、 教學(xué)過程設(shè)計(jì) 第一課時(shí) 教師活動(dòng) 學(xué)生活動(dòng) 學(xué)生活動(dòng) 傳統(tǒng)硅酸鹽材料 【引言】 陶瓷，玻璃，水泥等材料及它們的制品在我們生活中隨處可見，由于這些材料的化學(xué)組成大多屬于硅酸鹽材料，所以一般稱為硅酸鹽材料。 自然界中的沙石，黏土以及石英、高嶺石等礦物的主要成分都是硅酸鹽類或硅的氧化物，人們就是以它們?yōu)樵现圃斐隽烁鞣N多彩炫目的無(wú)機(jī)非金屬材料，廣泛應(yīng)用于生活中，下面就讓我們來(lái)認(rèn)識(shí)一下它們的世界吧！ 【展示圖片】原始洞穴 石頭村 老北京四合院 【過渡】這些原始簡(jiǎn)陋樸素的房屋，經(jīng)過了歲月風(fēng)雨的洗 禮，依然保留的完好無(wú)缺，從這里我們可以看出 硅酸鹽材料諸如耐腐蝕，穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。 【提問】你能舉例說(shuō)明在你自己的生活中有哪些幾種常見 的無(wú)機(jī)非金屬材料嗎？ 【展示圖片】陶瓷（唐三彩、宋鈞瓷），陶瓷制作流程 水泥、玻璃、生活中的無(wú)機(jī)非金屬材料 【引導(dǎo)】看到這些圖片，是否對(duì)無(wú)機(jī)非金屬材料有了全新 的認(rèn)識(shí)呢？硅酸鹽材料的主要成分是什么呢？ 【演示實(shí)驗(yàn)1】老師演示實(shí)驗(yàn)3-1。 【操作】將少量玻璃粉末放入試管中，向其中加入少量蒸 餾水，振蕩，加入1~2滴酚酞溶液。 【組織討論】讓同學(xué)們根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象在組內(nèi)討論。 【提問】通過觀察發(fā)現(xiàn)玻璃粉部分溶解，溶液逐漸變成淡 紅色，結(jié)合以前學(xué)習(xí)過的相關(guān)知識(shí)，猜測(cè)其可能組分？ 【板書】玻璃粉中可能含有可溶性及難溶性的硅酸鹽 【講述】玻璃的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，碾成粉末狀后經(jīng)振蕩后微溶于水，水解后，溶液呈堿性 【演示實(shí)驗(yàn)2】下面我們來(lái)探究變色玻璃的原理 【操作1】打開鈉光燈，用強(qiáng)光照射變色玻璃（主要成分AgBr，CuO） 【操作2】關(guān)閉鈉光燈，在黑暗環(huán)境中靜至一段時(shí)間再觀察 【組織討論】讓同學(xué)們根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象在組內(nèi)討論。 【提問】玻璃表面呈現(xiàn)暗棕色可能原因是什么？發(fā)生了什么樣的化學(xué)反應(yīng)？ 【講述】 1，當(dāng)強(qiáng)光照射到玻璃上，溴化銀分解為銀和溴單質(zhì)，分解出的銀原子聚集成銀的微小晶粒，使玻璃呈現(xiàn)暗棕色，能擋住大部分光線 2，光線變暗，銀和溴在氧化銅的催化作用下，重新生成溴化銀。于是玻璃的顏色自動(dòng)變淺，透光性增強(qiáng)。 【板書】2.3.1 無(wú)機(jī)非金屬材料 一、硅酸鹽材料 俗稱硅酸鹽材料，常見的有陶瓷、玻璃、水泥。 物理性質(zhì)：硬度大，難溶，絕緣，耐腐蝕，穩(wěn)定性好 二、硅酸鹽材料簡(jiǎn)介 陶瓷優(yōu)點(diǎn)： 抗氧化，抗酸堿腐蝕，耐高溫，絕緣，易成型等 玻璃制造： CaCO3 +SiO2 CaSiO3 + CO2 Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2 水泥特點(diǎn)： 在空氣和水中易硬化，是非常強(qiáng)的粘合劑。 【小結(jié)】本堂課運(yùn)用實(shí)驗(yàn)法解決了實(shí)際問題及課堂實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生了解無(wú)機(jī)非金屬材料的物理性質(zhì)，掌握無(wú)機(jī)非金屬材料的化學(xué)性質(zhì)。老師發(fā)問，讓同學(xué)簡(jiǎn)要概括本節(jié)課所學(xué)的主要內(nèi)容。 【課堂練習(xí)】 1、 無(wú)機(jī)非金屬材料一般被稱為_______，常見的無(wú)機(jī)非金屬材料有____、____、____，具備的物理性質(zhì)包括____、____、____、____、____。 2、工業(yè)上制造水泥，玻璃時(shí)都用的原料是。 （ ） A.純堿 B.石灰 C.石灰石 D.黏土 聯(lián)系生活，思考無(wú)機(jī)非金屬材料的原料類型及來(lái)源 視覺沖擊，形成對(duì)無(wú)機(jī)非金屬材料感性認(rèn)知 積極思考并回答 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：玻璃粉末部分溶解，滴加酚酞后，溶液呈淡紅色或紅色 討論交流，配合教師引導(dǎo)，得出結(jié)論： 玻璃粉中可能含有可溶性及難溶性的硅酸鹽 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：強(qiáng)光照下，玻璃呈現(xiàn)暗棕色；黑暗環(huán)境中靜至一段時(shí)間后，玻璃的顏色自動(dòng)變淺，透光性增強(qiáng)。 討論交流，配合教師引導(dǎo)，得出結(jié)論： 變色玻璃變色的可能原因是在強(qiáng)光照下，變色玻璃中的AgBr發(fā)生了分解；黑暗環(huán)境中，銀和溴在氧化銅的催化作用下，重新生成溴化銀。 學(xué)生聆聽領(lǐng)悟概括并總結(jié)本節(jié)課所學(xué)主要內(nèi)容 通過習(xí)題加深對(duì)常見傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料特點(diǎn)的掌握 創(chuàng)設(shè)情境導(dǎo)入新課，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性 以展現(xiàn)日常生活中的實(shí)例來(lái)拉近生活與化學(xué)知識(shí)的距離 通過回憶以前所學(xué)知識(shí)讓學(xué)生有一個(gè)心理過渡激發(fā)學(xué)生的求知欲 培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力和觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、分析實(shí)驗(yàn)、歸納總結(jié)實(shí)驗(yàn)的能力。培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用觀察法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的能力，讓學(xué)生體會(huì)試驗(yàn)方法在化學(xué)研究中的作用 通過變色玻璃在光照和黑暗兩條件下的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生意識(shí)到控制實(shí)驗(yàn)條件（變量）對(duì)實(shí)驗(yàn)探究的重要性，培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析和對(duì)比的能力 培養(yǎng)學(xué)生及時(shí)反思、小 結(jié)、概括的能力，培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)方法和習(xí)慣 第二課時(shí) 教師活動(dòng) 學(xué)生活動(dòng) 設(shè)計(jì)意圖 新型無(wú)機(jī)非金屬材料 【引言】傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料是生產(chǎn)、生活和基本建設(shè)所必須的材料，而新型無(wú)機(jī)非金屬材料則為現(xiàn)代高新技術(shù)、新興產(chǎn)業(yè)和傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)改造等開辟了更為廣闊的前景。 【展示圖片】新型無(wú)機(jī)非金屬材料、F-117式單座戰(zhàn)斗轟炸機(jī)、步兵戰(zhàn)車、高純氧化鋁透明陶瓷管 【過渡】這些圖片展示的是現(xiàn)代的一些高新技術(shù)產(chǎn)品，它 們的廣泛應(yīng)用，說(shuō)明了新型無(wú)機(jī)非金屬材料在現(xiàn)代社會(huì)發(fā) 展中的占據(jù)著重要地位，想想這是因?yàn)槭裁?？ 【提問】結(jié)構(gòu)材料，是指利用其強(qiáng)度、硬度、韌性等機(jī)械性能制成的各種材料。以往用的最多的結(jié)構(gòu)材料是金屬。但現(xiàn)在，它卻逐漸讓位于高溫結(jié)構(gòu)陶瓷，為什么會(huì)這樣呢？ 【展示圖片】大規(guī)模集成電路、太陽(yáng)能電池、氧化鋁陶瓷制品、光學(xué)特性生物特性陶瓷 【提問】新型無(wú)機(jī)非金屬與傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)非金屬材料相比有哪些特性呢？ 【組織討論】引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)閱讀教材內(nèi)容，結(jié)合生活中的發(fā)現(xiàn)，就此問題展開討論 【講述】~【過渡】 隨著人類社會(huì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新型無(wú)機(jī)非金屬材料的應(yīng)用將越來(lái)越廣泛，品種也越來(lái)越豐富。 【板書】2.3.1 無(wú)機(jī)非金屬材料 一、新型陶瓷 應(yīng)用廣泛的有：Al2O3陶瓷，Si3N4陶瓷，SiC陶瓷等 物理性質(zhì)：熔點(diǎn)高，耐高溫高壓 耐磨耐腐蝕，硬度大 二、現(xiàn)代信息基礎(chǔ)材料－硅 高純度硅的煉制：高溫條件下 SiO2 + 2C Si(粗) +2CO↑ Si(粗) +3HCl SiHCl3+H2 ↑ SiHCl3+ H2 Si(純) +3HCl 三、金剛石、石墨和C60 金剛石：天然物質(zhì)，硬度大，耐磨，絕緣體，不易導(dǎo)熱 石墨：質(zhì)軟，潤(rùn)滑材料，導(dǎo)電體，電極材料。 C60：貯氫材料，納米軟件，復(fù)合材料。 【小結(jié)】本堂課運(yùn)用提問討論法解決了實(shí)際問題，使學(xué)生了解新型無(wú)機(jī)非金屬材料的物理性質(zhì)，掌握了幾種應(yīng)用較為廣泛的新型無(wú)機(jī)非金屬材料。老師發(fā)問，讓同學(xué)簡(jiǎn)要概括本節(jié)課所學(xué)的主要內(nèi)容。 【課堂練習(xí)】 1，新型無(wú)機(jī)非金屬材料的特性有 、 、 、 ，目前較廣泛使用的高溫結(jié)構(gòu)陶瓷有 、 、 等。 2．下列有關(guān)材料的說(shuō)法不正確的是 （ ） （A）傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)材料雖有不少優(yōu)點(diǎn)，但質(zhì)脆，經(jīng)不起熱沖擊 　?。˙）新型無(wú)機(jī)非金屬材料雖然克服了傳統(tǒng)無(wú)機(jī)材料的特點(diǎn)，但強(qiáng)度比較差。 　?。–）高溫結(jié)構(gòu)材料具有耐高溫、抗氧化、耐酸堿腐蝕、硬度大、耐磨損等優(yōu)點(diǎn) 　?。―）新型無(wú)機(jī)非金屬材料的特性之一是具有電化學(xué)特性 聯(lián)系生活，思考新型無(wú)機(jī)非金屬材料的視覺沖擊，形成對(duì)無(wú)機(jī)非金屬材料感性認(rèn)知 討論交流，配合教師引導(dǎo)，得出結(jié)論： 因?yàn)楦邷亟Y(jié)構(gòu)陶瓷具有能夠經(jīng)受高溫、不怕氧化、耐酸堿腐蝕、硬度大、耐磨損、密度小等優(yōu)點(diǎn)，作為高溫結(jié)構(gòu)材料是非常合適，而金屬材料易受腐蝕，在高溫時(shí)不耐氧化，不適合在高溫時(shí)使用。 討論交流，配合教師引導(dǎo)， 得出結(jié)論 新型無(wú)機(jī)非金屬與傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)非金屬材料兩者相比： 新型無(wú)機(jī)非金屬材料的優(yōu)勢(shì) 1、能承受更高的高 溫，強(qiáng)度大 2、具有電學(xué)特性 3、具有光學(xué)特性 4、具有生物功能 討論交流，配合教師引導(dǎo)，得出結(jié)論 學(xué)生聆聽領(lǐng)悟概括并總結(jié)本節(jié)課所學(xué)主要內(nèi)容 通過習(xí)題加深對(duì)新型無(wú)機(jī)非金屬材料的認(rèn)識(shí)及特點(diǎn)的掌握 創(chuàng)設(shè)情境引入新課，激發(fā)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性 通過提問的方式，讓學(xué)生在討論過程中有一個(gè)思維過渡融合，激發(fā)學(xué)生的求知欲 以社會(huì)發(fā)展中的實(shí)例拉近社會(huì)與化學(xué)知識(shí)的距離 通過回憶以前所學(xué)知識(shí)讓學(xué)生有一個(gè)心理過渡激發(fā)學(xué)生的求知欲 培養(yǎng)學(xué)生及時(shí)反思、小 結(jié)、概括的能力，培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)方法和習(xí)慣 八，板書設(shè)計(jì) 2.3.1 無(wú)機(jī)非金屬材料 一、硅酸鹽材料 俗稱硅酸鹽材料，常見的有陶瓷、玻璃、水泥。 物理性質(zhì)：硬度大，難溶，絕緣，耐腐蝕，穩(wěn)定性好 二、硅酸鹽材料簡(jiǎn)介 陶瓷優(yōu)點(diǎn)： 抗氧化，抗酸堿腐蝕，耐高溫，絕緣，易成型等 玻璃制造： CaCO3 +SiO2 CaSiO3 + CO2 Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2 水泥特點(diǎn)： 在空氣和水中易硬化，是非常強(qiáng)的粘合劑。 2.3.1 無(wú)機(jī)非金屬材料 一、新型陶瓷 應(yīng)用廣泛的有：Al2O3陶瓷，Si3N4陶瓷，Si陶瓷等 物理性質(zhì)：熔點(diǎn)高，耐高溫高壓 耐磨耐腐蝕，硬度大 二、現(xiàn)代信息基礎(chǔ)材料－硅 高純度硅的煉制：高溫條件下 SiO2 + 2C Si(粗) +2CO↑ Si(粗) +3HCl SiHCl3+H2 ↑ SiHCl3+ H2 Si(純) +3HCl 三、金剛石、石墨和C60 金剛石：天然物質(zhì)，硬度大，耐磨，絕緣體，不易導(dǎo)熱 石墨：質(zhì)軟，潤(rùn)滑材料，導(dǎo)電體，電極材料。 C60：貯氫材料，納米軟件，復(fù)合材料。