高中化學(xué)人教版 (2019)必修 第二冊(cè)第三節(jié) 無(wú)機(jī)非金屬材料教案

這是一份高中化學(xué)人教版 (2019)必修 第二冊(cè)第三節(jié) 無(wú)機(jī)非金屬材料教案，共7頁(yè)。教案主要包含了單元教學(xué)設(shè)計(jì)，課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)，H2SiO3等內(nèi)容，歡迎下載使用。
(一）指導(dǎo)思想與理論依據(jù)
元素化合物的知識(shí)一直是化學(xué)學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容，是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的基礎(chǔ)，但對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)該部分內(nèi)容細(xì)碎、繁雜，不知從何記起，我們從必修第一冊(cè)開(kāi)始就有意識(shí)的引導(dǎo)學(xué)生建立研宄元素化合物的基本模型，幫助學(xué)生形成認(rèn)識(shí)非金屬元素及其化合物的基本思路和方法：?jiǎn)钨|(zhì)、氧化物（氫化物）、酸、鹽的形式，同時(shí)進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”化學(xué)觀念的理解。非金屬及其化合物在化工生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)等方面發(fā)揮著重要作用，無(wú)機(jī)非金屬材料Si及其化合物的學(xué)習(xí)重點(diǎn)在硅和二氧化硅的應(yīng)用，以及二氧化硅的性質(zhì)，對(duì)于傳統(tǒng)和新型無(wú)機(jī)非金屬材料我們主要通過(guò)圖片和資料的形式讓學(xué)生感受化學(xué)材料為我們的生產(chǎn)、生活提供的巨大便利，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。
(二）教學(xué)背景分析與課時(shí)安排
1.教學(xué)內(nèi)容分析
第三節(jié)《無(wú)機(jī)非金屬材料》選自人教版化學(xué)必修第二冊(cè)的第五章《化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素》，該內(nèi)容是繼第一冊(cè)的無(wú)機(jī)非金屬元素Cl和第五章的第一、二節(jié)S、N及其化合物之后，是非金屬元素及其化合物知識(shí)的重要補(bǔ)充和應(yīng)用，是高一學(xué)生應(yīng)學(xué)習(xí)的重點(diǎn)內(nèi)容。
本節(jié)內(nèi)容主要包括傳統(tǒng)硅酸鹽材料和新型無(wú)機(jī)非金屬材料，該內(nèi)容可安排兩課時(shí)的單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)，鑒于學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和授課時(shí)間安排我對(duì)教材內(nèi)容的先后順序做了調(diào)整，第一課時(shí)是硅及其化合物，主要通過(guò)圖片、視頻和生活中的實(shí)例的形式講解SiO2、Si、H2SiO3的主要性質(zhì)和用途，這也符合前面學(xué)習(xí)非金屬的一般方法：?jiǎn)钨|(zhì)-氧化物-含氧酸。重點(diǎn)在SiO2的性質(zhì)及其應(yīng)用，根據(jù)SiO2，在自然界中的存在和它的結(jié)構(gòu)理解它的性質(zhì)，又從物質(zhì)類別、價(jià)態(tài)和特殊性的角度具體分析SiO2，的化學(xué)性質(zhì)及反應(yīng)，符合從不同角度（價(jià)態(tài)、物質(zhì)類別）學(xué)習(xí)元素化合物知識(shí)的常用方法，幫助學(xué)生形成認(rèn)識(shí)非金屬元素及其化合物的基本思路和方
法。還可根據(jù)第一冊(cè)原子結(jié)構(gòu)與元素周期律的相關(guān)知識(shí)，預(yù)測(cè)和推斷硅及其化合物的性質(zhì)，進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”化學(xué)觀念的理解。第二課時(shí)是無(wú)機(jī)非金屬材料，通過(guò)“疫情”期間火神山醫(yī)院的建設(shè)、我國(guó)自主研制的運(yùn)20飛機(jī)運(yùn)送醫(yī)療物資、醫(yī)務(wù)人員的防護(hù)用品等，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和社會(huì)責(zé)任感。接下來(lái)再介紹陶瓷、玻璃、水泥等傳統(tǒng)硅酸鹽材料在人們?nèi)粘Ｉ钪械膹V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(wú)機(jī)非金屬材料，包括硅和二氧化硅（第1課時(shí)已經(jīng)講過(guò)）、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”等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。
2.學(xué)情分析
（1）學(xué)生在必修第一冊(cè)已經(jīng)學(xué)習(xí)了幾種常見(jiàn)的元素及其化合物，第五章的前兩節(jié)也學(xué)習(xí)了非金屬硫、氮及其化合物的知識(shí)，己經(jīng)掌握了研究元素及其化合物的規(guī)律和方法。
（2）必修第一冊(cè)學(xué)生還學(xué)習(xí)了氧化還原反應(yīng)、原子結(jié)構(gòu)與元素周期律的知識(shí)，初步建立了“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途”的核心觀念。
以上內(nèi)容為學(xué)生學(xué)習(xí)無(wú)機(jī)非金屬材料知識(shí)提供了知識(shí)儲(chǔ)備，在教學(xué)過(guò)程中要建立舊知識(shí)與新知識(shí)的聯(lián)系，以便降低學(xué)習(xí)難點(diǎn)，提高學(xué)習(xí)效率。
（三）單元教學(xué)主要過(guò)程
二、課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)
第一課時(shí)“從沙灘到用戶”--基于深度學(xué)習(xí)的硅及其化合物
1.教學(xué)目標(biāo)
(1）通過(guò)圖片了解硅及其化合物在生產(chǎn)生活中的廣泛存在和應(yīng)用。
(2）通過(guò)與同主族元素碳及其化合物性質(zhì)的類比，能預(yù)測(cè)硅、二氧化硅和硅酸的性質(zhì)，并用方程式表示其主要的化學(xué)性質(zhì)。
(3）通過(guò)閱讀分析信息和元素周期律，能說(shuō)明制備高純硅和硅酸的路徑。
2.教學(xué)重難點(diǎn)
硅、二氧化硅的主要性能和用途
3.評(píng)價(jià)目標(biāo)
(1）通過(guò)硅及其化合物的學(xué)習(xí)，診斷并發(fā)展學(xué)生非金屬元素及其化合物認(rèn)知模型發(fā)展水平（經(jīng)驗(yàn)水平、系統(tǒng)水平）。
(2）通過(guò)二氧化硅的存在和結(jié)構(gòu)，分析它的性質(zhì)和應(yīng)用，診斷并發(fā)展學(xué)生對(duì)結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途的核心觀念的認(rèn)識(shí)應(yīng)用水平。
4.教學(xué)過(guò)程
【圖片引入】硅的廣泛存在。硅在地殼中的含量?jī)H次于氧，是一種親氧元素，主要以氧化物和硅酸鹽的形式構(gòu)成了地殼中大部分的巖石、沙子和士壤。
【教師活動(dòng)】我們常說(shuō)“從沙灘到用戶”，沙灘中什么物質(zhì)最多？
【學(xué)生活動(dòng)】沙子
【教師活動(dòng)】沙子的主要成分就是二氧化硅，所以我們先來(lái)學(xué)習(xí)二氧化硅。
一、SiO2
【圖片展示】二氧化硅的存在
【教師活動(dòng)】二氧化硅具有怎樣的性質(zhì)呢？
【學(xué)生活動(dòng)】（聯(lián)想：沙子，性質(zhì)穩(wěn)定）
【教師活動(dòng)】我們知道結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，所以我們先來(lái)研究二氧化硅的結(jié)構(gòu)（圖片，硅氧四面體結(jié)構(gòu)，硅酸鹽也一樣）。這種結(jié)構(gòu)的特殊性，決定了二氧化硅具有硬度大、熔點(diǎn)高、難溶于水（物理性質(zhì)）、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐腐蝕的性質(zhì)（化學(xué)性質(zhì)）。
【教師活動(dòng)】二氧化硅具體能和哪些物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)呢？
【思考與交流 1】書(shū)P25T4∶SiO2是一種酸性氧化物，能與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)。例如 SiO2與NaOH 反應(yīng)可生成 Na2SiO3;，Na2SiO3的水溶液俗稱水玻璃，具有黏結(jié)力強(qiáng)、耐高溫等特性，可以用做黏合劑和防火劑，實(shí)驗(yàn)室盛放堿溶液的試劑瓶應(yīng)使用橡膠塞，而不用玻璃塞，請(qǐng)解釋原因，并寫(xiě)出相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。
【學(xué)生活動(dòng)】SiO2+ 2NaOH=Na2SiO3+H2O（SiO2酸性氧化物的通性）
【思考與交流2】書(shū)P25 T3∶氫氟酸是 HF的水溶液，可與 SiO2發(fā)生反應(yīng)生成 SiF4和H2O。請(qǐng)寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程。
【學(xué)生活動(dòng)】SiO2+4HF =SiF4↑＋2H2O（應(yīng)用∶制毛玻璃、玻璃雕花）
【教師活動(dòng)】“從沙灘到用戶”，我們已經(jīng)知道沙子的主要成分是二氧化硅了，那么“到用戶”是什么意思呢?
【學(xué)生活動(dòng)】“用戶”就是我們每一個(gè)人。
【小視頻】我們每一個(gè)人每天都離不開(kāi)手機(jī)、電腦等電子產(chǎn)品，這些電子產(chǎn)品中都用到硅。
【教師活動(dòng)】那么如何從二氧化硅得到單質(zhì)硅呢?
【學(xué)生活動(dòng)】SiO2+還原劑---Si
【教師活動(dòng)】高純硅的制備∶工業(yè)上用焦炭還原石英砂可制得粗硅，將粗硅進(jìn)一步提純得到高純硅。
【教師活動(dòng)】物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)又決定用途，那么二氧化硅有怎樣的用途呢?
【圖片展示】光導(dǎo)纖維，并根據(jù)二氧化硅的存在總結(jié)其用途。
【教師活動(dòng)】現(xiàn)在我們就完全理解了人們常說(shuō)的"從沙灘到用戶"的含義了。下面我們繼續(xù)來(lái)學(xué)習(xí)信息時(shí)代的核心元素--硅。
二、Si
【圖片展示】簡(jiǎn)單介紹硅單質(zhì)的存在、物理性質(zhì)和主要用途。（展示晶體硅、硅晶片、硅太陽(yáng)能電池的圖片），并通過(guò)硅在元素周期表中的位置.（金屬與非金屬的交界處）理解它的半導(dǎo)體性能及用途。
【教師活動(dòng)】簡(jiǎn)單介紹硅的化學(xué)性質(zhì)。
【學(xué)生活動(dòng)】小游戲∶區(qū)分硅和二氧化硅的存在和應(yīng)用。
【教師活動(dòng)】通過(guò)硅的價(jià)-類二維圖，引出硅酸。二氧化硅能通過(guò)與水的反應(yīng)生成硅酸體現(xiàn)酸性氧化物的通性嗎?
【學(xué)生活動(dòng)】不能，因?yàn)槎趸桦y溶于水，也不會(huì)與水反應(yīng)。
【教師活動(dòng)】好，SiO2+H2O==H2SiO3該反應(yīng)不能發(fā)生。那如何制備硅酸呢?
三、H2SiO3
【已知信息】碳的非金屬性強(qiáng)于硅，則碳酸的酸性比硅酸強(qiáng)還是弱?（酸性∶H2CO3>H2SiO3）請(qǐng)利用這一性質(zhì)分析解釋硅酸鈉溶液久置空氣中會(huì)有什么現(xiàn)象?（視頻）
【學(xué)生活動(dòng)】產(chǎn)生白色渾濁。Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3（膠體）+Na2CO3
【教師活動(dòng)】硅酸難溶于水，酸性比碳酸弱，是高中階段接觸的最弱的酸。
【學(xué)生活動(dòng)】小游戲∶下列反應(yīng)可以通過(guò)一步化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的有哪些?（略）書(shū)P25∶5（略）。
第二課時(shí)“材料兄弟，共同抗疫”---基于深度學(xué)習(xí)的無(wú)機(jī)非金屬材料
1.教學(xué)目標(biāo)
（1）結(jié)合生活實(shí)際了解材料的類別。
（2）通過(guò)閱讀和討論，了解陶瓷、玻璃、水泥等傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料的生產(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。
（3）通過(guò)學(xué)習(xí)，了解新型陶瓷、碳納米材料的性能和用途，感受新型無(wú)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。
（4）結(jié)合身邊的生活用品、電子產(chǎn)品、建筑物等用到的無(wú)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(guó)家建設(shè)的社會(huì)責(zé)任感。
2.教學(xué)重難點(diǎn)
玻璃、水泥的主要性能、用途;普通玻璃的主要成分。
3.評(píng)價(jià)目標(biāo)
（1）通過(guò)硅酸鹽材料和傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料玻璃、陶瓷、水泥的學(xué)習(xí)，診斷并發(fā)展學(xué)生“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。
（2）通過(guò)新型陶瓷、碳納米材料的性能和用途的學(xué)習(xí)，診面并發(fā)展學(xué)生對(duì)化學(xué)價(jià)值的認(rèn)識(shí)水平。
認(rèn)識(shí)水平。
4.教學(xué)過(guò)程
【框圖引入】簡(jiǎn)單介紹材料按化學(xué)組成和特性的分類，引出本節(jié)課的內(nèi)容--無(wú)機(jī)非金屬材料（傳統(tǒng)、新型）。
【圖片介紹】材料兄弟，共同“抗疫”（火神山醫(yī)院建設(shè)用到大量的水泥、玻璃都屬于傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料;醫(yī)院建設(shè)中用到的各種金屬框架屬于金屬材料;運(yùn)輸醫(yī)療物資的運(yùn)20飛機(jī)用到很多復(fù)合材料和新型無(wú)機(jī)非金屬材料;醫(yī)護(hù)人員的口罩等防護(hù)用品屬于有機(jī)高分子材料）。既展現(xiàn)了前面介紹的常見(jiàn)材料在我們生活中的應(yīng)用，又體現(xiàn)出化學(xué)材料的巨大作用，提高學(xué)生努力學(xué)習(xí)化學(xué)、投身國(guó)家建設(shè)的社會(huì)責(zé)任感。
一、硅酸鹽材料
【教師活動(dòng)】傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)非金屬材料多為硅酸鹽材料，首先介紹硅酸鹽的定義、書(shū)寫(xiě)、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。（略）接下來(lái)再分別介紹常見(jiàn)的傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料∶傳統(tǒng)陶瓷、普通玻璃、水泥的生產(chǎn)原料、反應(yīng)條件、設(shè)備、反應(yīng)原理，以及在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。
【學(xué)生活動(dòng)】通過(guò)小游戲和練習(xí)的形式鞏固傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料的相關(guān)知識(shí)。
【教師活動(dòng)】重點(diǎn)講解生產(chǎn)普通玻璃的原料∶純堿、石灰石和石英砂（主要成分是 SiO2）反應(yīng)原理∶
SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑ SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑ 以及普通玻璃的主要成分∶ Na2SiO3、CaSiO3、SiO2
二、新型無(wú)機(jī)非金屬材料
【教師活動(dòng)】隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，無(wú)機(jī)非金屬材料突破了傳統(tǒng)的硅酸鹽體系，一系列新型無(wú)機(jī)非金屬材料相繼問(wèn)世。其中有一些是高純度的含硅元素的材料∶如單晶硅、二氧化硅等，具有特殊的光學(xué)和電學(xué)性能（第1課時(shí)講過(guò)，再次強(qiáng)調(diào) Si屬半導(dǎo)體材料、SiO2應(yīng)用于光導(dǎo)纖維），是現(xiàn)代信息技術(shù)的基礎(chǔ)材料;還有一些含有碳、氮等其他元素，在航天、能源和醫(yī)療等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。
【教師活動(dòng)】通過(guò)圖片和閱讀資料的形式介紹新型陶瓷（包括高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、壓電陶瓷、透明陶瓷、超導(dǎo)陶瓷等）、碳納米材料（主要包括富勒烯、碳納米管、石墨烯等）的組成、性質(zhì)及應(yīng)用，使其感受新型無(wú)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。
【學(xué)生活動(dòng)】通過(guò)練習(xí)的形式鞏固新型無(wú)機(jī)非金屬材料的相關(guān)知識(shí)。
【思考與交流】根據(jù)前面所學(xué)及本節(jié)內(nèi)容，嘗試總結(jié)SiO2的化學(xué)性質(zhì)。
【教師活動(dòng)】這里讓學(xué)生總結(jié) SiO2的性質(zhì)，既是對(duì)第1課時(shí)所學(xué)重點(diǎn)內(nèi)容 SiO2的化學(xué)性質(zhì)的復(fù)習(xí)鞏固，又再次強(qiáng)調(diào)了本節(jié)的重點(diǎn)內(nèi)容普通玻璃的制作原理，體現(xiàn)了單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，前后呼應(yīng)。課時(shí)安排
知識(shí)線索
學(xué)習(xí)任務(wù)
系列活動(dòng)
【第一課時(shí)】
硅及其化合物
一、SiO2
SiO2的存在、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途，重點(diǎn)在于SiO2，化學(xué)性質(zhì)的探究以及應(yīng)用
通過(guò)圖片、小視頻的形式學(xué)習(xí)SiO2的相關(guān)知識(shí)
二、Si
單質(zhì)Si的存在、性質(zhì)和用途，重點(diǎn)在于Si的半導(dǎo)體性能和應(yīng)用
通過(guò)回顧學(xué)過(guò)的元素周期表的知識(shí)，理解硅的半導(dǎo)體性能;通過(guò)圖片的形式更好的記憶硅的應(yīng)用;通過(guò)小游戲鞏固硅和二氧化硅的用途。
三、H2SiO3
H2SiO3的制備方法和應(yīng)用
通過(guò)回顧元素周期律的知識(shí)引導(dǎo)學(xué)生得出制備硅酸的方法;通過(guò)小視頻的形式得出硅酸的性質(zhì);通過(guò)圖片和講解記憶硅酸的應(yīng)用。
【第二課時(shí)】
無(wú)機(jī)非金屬材料
硅酸鹽材料
硅酸鹽
傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料玻璃、陶瓷、水泥
（1）硅酸鹽的定義、書(shū)寫(xiě)、結(jié)構(gòu)和性質(zhì);（2）普通玻璃、傳統(tǒng)陶瓷、水泥的原料、特性及應(yīng)用等
通過(guò)圖片和閱讀資料的形式感受傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬（硅酸鹽）材料在城鄉(xiāng)建設(shè)中發(fā)揮的重要作用
新型無(wú)機(jī)非金屬材料
新型陶瓷
碳納米材料
各種新型陶瓷（例：碳化硅陶瓷）的組成、性質(zhì)及用途：碳納米材料的代表物、結(jié)構(gòu)和性能
通過(guò)圖片和閱讀資料的形式感受新型無(wú)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：通過(guò)練習(xí)的形式鞏固所學(xué)知識(shí)