无机非金属材料-公开课教学设计

第五章《化学生产中的重要非金属元素》第三节《无机非金属材料》【教材分析】本节内容主要包括传统硅酸盐材料和新型无机非金属材料。教材首先从物质的组成和结构入手，介绍无机非金属材料的性能特点，包括耐高温、抗腐蚀等性能。从材料组成的角度，对生活中常见的无机非金属材料进行分类，介绍陶瓷、玻璃和水泥等传统硅酸盐材料在人类日常生活中的广泛应用，以及材料对人类文明的推动作用。之后，介绍新型无机非金属材料，包括硅和二氧化硅、新型陶瓷、碳纳米材料，以及这些材料在信息、能源等领域产生的影响，展现化学科学对新材料研发的重要作用，让学生了解化学学科对社会进步的价值，提升“科学态度与社会责任”等学科核心素养。【教学目标】1.通过阅读和讨论，了解陶瓷、破璃、水泥筹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。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，激发学生学习化学的兴趣。3.结合身边的生活用品、电子产品、建筑物等用到的无机非金属材料，感受化学就在身边，化学材料作用巨大，提高学生努力学习化学、投身国家建设的社会责任感。【教学重难点】重点：1.玻璃、水泥、硅、二氧化硅、新型陶瓷等无机非金属材料的主要性能和用途2.普通玻璃的主要成分难点：1.硅酸盐中硅氧四面体结构2.高纯硅的制备【课前导学】1.阅读课本19-24页的内容，根据内容绘制本小节的思维导图。2.根据课本内容填写以下两个表格。表一：硅酸盐产品的原料、主要成分及用途硅酸盐产品原料主要成分用途—————————表二：新型无机非金属材料产品名称性能主要用途晶体硅二氧化硅性质稳定、透光性好光导纤维、玻璃仪器、装饰品等新型陶瓷石墨烯碳纳米管【教学过程】一、课堂引入：进击的“China”China是中国的英文，原意为“瓷器”，表明自古以来中国就以超绝的陶瓷技艺享誉世界，从传统的陶瓷到新型陶瓷，揭示了本节的两大部分内容，以陶瓷的发展变化来学习“无机非金属材料”，来看看无机材料的广泛应用。二、活动一：导学运用1（把握整体课程）“1.阅读课本19-24页的内容，根据内容绘制本小节的思维导图。”学生课前完成思维导图的绘制，展示优秀作品，教师在板书上绘制完成的思维导图三、活动二：导学运用2（学习“硅酸盐材料”）学生课前完成下表，了解并学习硅酸盐产品的原料、主要成分及用途，在课堂中分享自己的答案。硅酸盐产品原料主要成分用途陶瓷黏土铝硅酸盐建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具玻璃纯碱、石灰石、石英砂Na₂SiO3、CaSiO3和SiO2建筑材料、光学仪器、各种器皿、玻璃纤维水泥石灰石、黏土—————————建筑和水利工程教师讲授：1.用图片补充关于陶瓷、玻璃、水泥的情境素材，在实际应用中感受材料的广泛用途。2.补充知识细节“硅氧四面体的稳定结构”，并突出重点。强化观念“结构决定性质，性质决定用途”【资料卡片】硅酸盐的结构在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体。每个Si结合4个O，Si在中心，O在四面体的4个顶角；许多这样的四面体还可以通过顶角的O相互连接，每个O为两个四面体所共有，与2个Si相结合。硅氧四面体结构的特殊性，决定了硅酸盐材料大多具有硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等特点。过渡：非金属硅是在材料中广泛存在的，且硅元素在大地中的含量很高，高新技术产业集中区常被称为“硅谷”，如美国硅谷、中国硅谷，为了适应新时代的发展需求，更多新型的非金属材料应运而生。四、活动三：导学运用3（学习新型无机非金属材料）学生课前完成下表，了解并学习新型无机非金属材料的性能及主要用途，在课堂中分享自己的答案。产品名称性能主要用途晶体硅导电性介于导体与绝缘体之间半导体材料、计算机芯片、太阳能电池等二氧化硅性质稳定、透光性好光导纤维、玻璃仪器、装饰品等新型陶瓷分别具有光学、热学、电学、磁学等方面的特性分别用于激光、火箭发动机、压电陶瓷(点火器)、磁悬浮技术、人工关节等石墨烯电阻率低、热导率高、强度大光电器件、超级电容、电池、复合材料等碳纳米管比表面积大、电学性能好、强度大传感器、电池、复合材料等教师讲授：1.补充情景素材，包括新型陶瓷、碳纳米材料2.突破难点“高纯硅的制备”【资料卡片】高纯硅的制备工业上制备高纯硅，一般需要先制得纯度为98%左右的粗硅，再以其为原料制备高纯硅。例如，可以将粗硅转化为三氯硅烷(SiHCl3)，再经氢气还原得到高纯硅。1800~2000℃教师小结：1800~2000℃300℃SiO2+2C=======Si+2CO300℃1100℃Si+3HCl=======SiHCl3+H21100℃SiHCl3+H2=======Si+3HCl五、小结利用思维导图，共同回忆复习这节课学习的知识。六、布置作业课本25页，第1、2、3、4题做在课本上。【板书设计】高纯硅