高中化學(xué)人教版 (2019)必修 第二冊無機(jī)非金屬材料教案及反思

這是一份高中化學(xué)人教版 (2019)必修 第二冊無機(jī)非金屬材料教案及反思，共7頁。教案主要包含了硅酸鹽材料，新型無機(jī)非金屬材料等內(nèi)容，歡迎下載使用。
教學(xué)目標(biāo)
評價(jià)目標(biāo)
通過思維導(dǎo)圖的方式,診斷學(xué)生對無機(jī)非金屬材料的認(rèn)識情況,發(fā)展學(xué)生對化學(xué)價(jià)值的認(rèn)識水平。
重點(diǎn)、難點(diǎn)
重點(diǎn):玻璃、水泥、硅、二氧化硅、新型陶瓷等無機(jī)非金屬材料的主要性能和用途,普通玻璃的主要成分。
難點(diǎn):粗硅的提純。
教法、學(xué)法
講授與討論法、示例法、模型示例法。
課時安排
1課時。
教學(xué)準(zhǔn)備
多媒體、硅氧四面體模型。
教學(xué)設(shè)計(jì)
教學(xué)反思
本節(jié)課以講授與討論相結(jié)合的形式引導(dǎo)學(xué)生對無機(jī)非金屬材料進(jìn)行了基本的學(xué)習(xí)。在課堂教學(xué)中要注意對學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)方法的指導(dǎo),讓學(xué)生通過閱讀、課下查閱資料等方式認(rèn)識無機(jī)非金屬材料。同時結(jié)合我國當(dāng)代無機(jī)非金屬材料領(lǐng)域所取得的巨大成就,設(shè)置有效教學(xué)情境,提高教學(xué)效率。本節(jié)內(nèi)容較多,在教學(xué)中應(yīng)抓住要點(diǎn),適當(dāng)取舍,將重要的無機(jī)非金屬材料進(jìn)行分類整理,使所學(xué)知識系統(tǒng)化。
板書設(shè)計(jì)
第三節(jié) 無機(jī)非金屬材料
一、硅酸鹽材料
1.硅酸鹽的定義
2.傳統(tǒng)硅酸鹽材料——陶瓷、玻璃、水泥
①原材料
②重要用途
二、新型無機(jī)非金屬材料
1.硅和二氧化硅
①主要物理性質(zhì):硅是半導(dǎo)體,二氧化硅具有特殊光學(xué)性質(zhì)。
②重要用途:硅→電子工業(yè)原料;二氧化硅→光導(dǎo)纖維等。
2.以石英砂為原料制備高純硅的基本流程和主要反應(yīng)
Ⅰ.SiO2+2CSi+2CO↑
Ⅱ.Si+3HClSiHCl3+H2
Ⅲ.SiHCl3+H2Si+3HCl
3.新型陶瓷
氮化硅、碳化硅等;重要應(yīng)用:耐高溫結(jié)構(gòu)材料等。
4.碳納米材料
富勒烯、石墨烯、碳納米管等;重要應(yīng)用:光電器件、復(fù)合材料等。
備課資源
硅酸鹽水泥
凡以硅酸鈣為主的硅酸鹽水泥熟料、5%以下的石灰石或?；郀t礦渣及適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料,統(tǒng)稱為硅酸鹽水泥(Prtland cement),國際上統(tǒng)稱為波特蘭水泥。
硅酸鹽水泥分兩種類型,不摻加混合材料的稱為Ⅰ型硅酸鹽水泥;摻加不超過水泥質(zhì)量5%的石灰石或?；郀t礦渣混合材料的稱為Ⅱ型硅酸鹽水泥。
硅酸鹽水泥的主要礦物組成是硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣。硅酸三鈣決定著硅酸鹽水泥四個星期內(nèi)的強(qiáng)度;硅酸二鈣四星期后才發(fā)揮強(qiáng)度作用,一年左右達(dá)到硅酸三鈣四個星期的發(fā)揮強(qiáng)度;鋁酸三鈣強(qiáng)度發(fā)揮較快,但強(qiáng)度低,其對硅酸鹽水泥在1至3天或稍長時間內(nèi)的強(qiáng)度起到一定的作用;鐵鋁酸四鈣的強(qiáng)度發(fā)揮也較快,但強(qiáng)度低,對硅酸鹽水泥的強(qiáng)度貢獻(xiàn)小。
硅酸鹽水泥的細(xì)度采用比表面積測定儀檢驗(yàn),其比表面積應(yīng)不小于300 m2·kg-1,否則為不合格品。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:硅酸鹽水泥的初凝時間不早于45 min,否則為不合格品;終凝時間不遲于390 min,否則為不合格品。硅酸鹽水泥的體積安定性經(jīng)檢驗(yàn)必須合格,否則為不合格品。硅酸鹽水泥根據(jù)3d和28d的抗壓強(qiáng)度分為三個強(qiáng)度等級即42.5、52.5、62.5,每個等級有兩個類型即普通型與早強(qiáng)型(用R表示)。
基本性能:A.凝結(jié)硬化快,早期強(qiáng)度及后期強(qiáng)度高,適用于有早強(qiáng)要求的混凝土,冬季施工混凝土,地上、地下重要結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土工程。
B.抗凍性好,適用于嚴(yán)寒地區(qū)水位升降范圍內(nèi)遭受反復(fù)凍融循環(huán)的混凝土工程。
C.水化熱大,不宜用于大體積混凝土工程,但可用于低溫季節(jié)或冬期施工。
D.耐腐蝕性差,不宜用于經(jīng)常與流動淡水或硫酸鹽等腐蝕介質(zhì)接觸的工程,也不宜用于經(jīng)常與海水、礦物水等腐蝕介質(zhì)接觸的工程。
E.耐熱性差,不宜用于有耐熱要求的混凝土工程。
F.抗炭化性能好,適用于空氣中CO2濃度較高的環(huán)境,如鑄造車間等。
G.耐磨性好,可用于路面與地面工程。
歷年高考題薈萃
1.(2020·浙江)Ca3SiO5是硅酸鹽水泥的重要成分之一,其相關(guān)性質(zhì)的說法不正確的是( )
A.可發(fā)生反應(yīng):Ca3SiO5+4NH4ClCaSiO3+2CaCl2+4NH3↑+2H2O
B.具有吸水性,需要密封保存
C.能與SO2反應(yīng)生成新鹽
D.與足量鹽酸作用,所得固體產(chǎn)物主要為SiO2
答案:D
解析:Ca3SiO5可寫作3CaO·SiO2,則其與NH4Cl加熱時可發(fā)生反應(yīng),得到CaSiO3、CaCl2、NH3和H2O,A項(xiàng)正確;Ca3SiO5有吸水性,易板結(jié),應(yīng)密封保存,B項(xiàng)正確;SO2對應(yīng)的酸為H2SO3,為中強(qiáng)酸,SO2能與Ca3SiO5反應(yīng)生成新鹽CaSO3,C項(xiàng)正確;Ca3SiO5與鹽酸反應(yīng)會生成H2SiO3沉淀,而不是SiO2,D項(xiàng)錯誤。
2.(2019·北京)下列我國科研成果所涉及材料中,主要成分為同主族元素形成的無機(jī)非金屬材料的是( )
米大口徑碳化硅反射鏡
B.2022年冬奧會聚氨酯速滑服
C.能屏蔽電磁波的碳包覆銀納米線
D.“玉兔二號”鈦合金篩網(wǎng)輪
答案:A
解析:碳和硅同為第ⅣA族非金屬元素,A正確;聚氨酯含有的C、H、O、N不屬于同主族元素,B錯誤;碳包覆銀納米線含有Ag、C,Ag、C不屬于同主族元素,C錯誤;鈦合金篩網(wǎng)輪由鈦合金制成,鈦不屬于主族元素,D錯誤。
3.(2019·全國Ⅰ)陶瓷是火與土的結(jié)晶,是中華文明的象征之一,其形成、性質(zhì)與化學(xué)有著密切的關(guān)系。下列說法錯誤的是( )
A.“雨過天晴云破處”所描述的瓷器青色,來自氧化鐵
B.聞名世界的秦兵馬俑是陶制品,由黏土經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成
C.陶瓷是應(yīng)用較早的人造材料,主要化學(xué)成分是硅酸鹽
D.陶瓷化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,具有耐酸堿侵蝕、抗氧化等優(yōu)點(diǎn)
答案:A
解析:氧化鐵為紅棕色,因此瓷器的青色不是來自氧化鐵,A項(xiàng)錯誤;陶瓷是以黏土(主要成分為含水的鋁硅酸鹽)為主要原料,經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成的,其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,一般不與酸、堿和氧氣等反應(yīng),B、C、D三項(xiàng)正確。
4.判斷下列說法正誤,對的打“√”,錯的打“×”。
①高純硅可用于制作光感電池(2019·全國Ⅲ)( )
②SiO2的硬度大,可用于制造光導(dǎo)纖維(2018·江蘇)( )
③HF能與SiO2反應(yīng),所以可用氫氟酸在玻璃器皿上刻蝕標(biāo)記(2016·全國Ⅲ改編)( )
④天然石英和水晶的主要成分都是二氧化硅(2019·浙江)( )
⑤所示的物質(zhì)間轉(zhuǎn)化均能實(shí)現(xiàn):SiO2SiCl4Si(2016·江蘇)( )
答案:①√ ②× ③√ ④√ ⑤×
解析:②二氧化硅具有良好的光學(xué)性質(zhì),故可用于制作光導(dǎo)纖維。③氟化氫和二氧化硅反應(yīng)生成四氟化硅和水,可以刻蝕玻璃。⑤四氯化硅被氫氣還原可以制備單質(zhì)硅,但SiO2與鹽酸不反應(yīng)。
課標(biāo)要求
素養(yǎng)要求
1.了解陶瓷、玻璃、水泥等傳統(tǒng)硅酸鹽材料的生產(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。
2.了解并掌握硅、二氧化硅的性質(zhì),了解二者在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。感受新型無機(jī)非金屬材料的特殊性能及其在高科技領(lǐng)域所發(fā)揮的重要作用。
3.結(jié)合身邊的生活用品、電子產(chǎn)品、建筑物等用到的無機(jī)非金屬材料,感受化學(xué)就在身邊,認(rèn)識材料對生產(chǎn)、生活的影響,以及材料對人類文明的推動作用。
1.通過對硅及其化合物的學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)推理與模型認(rèn)知的化學(xué)核心素養(yǎng)。
2.知道化學(xué)科學(xué)對新材料研發(fā)的重要作用,感受化學(xué)對社會發(fā)展和人類生活的巨大貢獻(xiàn),培養(yǎng)學(xué)生的“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”等學(xué)科核心素養(yǎng)。
主題
教師活動
學(xué)生活動
設(shè)計(jì)意圖
新課導(dǎo)入
信息、材料和能源被譽(yù)為當(dāng)代文明的三大支柱。20世紀(jì)80年代以高技術(shù)群為代表的新技術(shù)革命,又把新材料、信息技術(shù)和生物技術(shù)并列為新技術(shù)革命的重要標(biāo)志,這是因?yàn)椴牧吓c國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國防建設(shè)和人民生活密切相關(guān)。
多媒體展示:陶瓷、水泥、玻璃的圖片。
思考日常生活中用到的瓷器、計(jì)算機(jī)中央處理器、傳導(dǎo)電話的光纜、化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的玻璃儀器及建筑用的水泥分別是由什么材料制成的。
設(shè)問激發(fā)求知欲。
一、硅酸
鹽材料
投影圖片:展示一些著名的地標(biāo)建筑。
展示介紹硅酸鹽的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。
投影圖片:展示一些著名的陶瓷工藝品,介紹制作陶瓷的主要材料及一般過程。
投影圖片:展示一些精美且能引起共鳴的玻璃制品,介紹生產(chǎn)玻璃的主要材料及主要的反應(yīng)。
投影圖片:展示一些以水泥為基礎(chǔ)材料的高樓、大壩、橋梁等,介紹生產(chǎn)水泥的主要材料及一般過程。
想一想這些地標(biāo)建筑可能會用到哪些材料,列舉出來。
理解硅氧四面體結(jié)構(gòu)的特殊性決定了硅酸鹽材料大多具有硬度高、熔點(diǎn)高、難溶于水、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐腐蝕等特點(diǎn)。
傾聽了解我國悠久的陶瓷制造歷史,了解陶瓷材料在現(xiàn)代生產(chǎn)和生活中的重要應(yīng)用。
了解生產(chǎn)玻璃的主要反應(yīng),了解特種玻璃在生產(chǎn)生活中的廣泛用途。
了解水泥的制備過程和重要用途。
引入新課,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。
引導(dǎo)學(xué)生從物質(zhì)的微觀層面理解其組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的聯(lián)系,形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì),性質(zhì)決定用途”的觀念。
拓寬學(xué)生視野,贊賞化學(xué)對社會發(fā)展的重大貢獻(xiàn)。
激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,強(qiáng)化要點(diǎn)內(nèi)容。
讓學(xué)生感受身邊的化學(xué),體會硅酸鹽材料在建設(shè)中發(fā)揮的巨大作用。
二、新型無機(jī)
非金屬材料
投影圖片:元素周期表,標(biāo)出硅元素所在的位置。
總結(jié):現(xiàn)代信息技術(shù)是建立在半導(dǎo)體材料基礎(chǔ)上的。位于元素周期表第三周期、第ⅣA族的硅元素,正好處于金屬與非金屬的過渡位置,其單質(zhì)的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體與絕緣體之間,是應(yīng)用最為廣泛的半導(dǎo)體材料。
投影圖片:自然界中的硅元素。
總結(jié):制備高純硅的化學(xué)方程式。
投影圖片:硅和二氧化硅的主要性質(zhì)和用途。
投影展示新型陶瓷。
以圖文資料的形式展示碳納米材料的主要功能與應(yīng)用。
思考討論:根據(jù)元素周期表中硅的位置,思考為什么硅能成為應(yīng)用最為廣泛的半導(dǎo)體材料?
學(xué)生觀看交流,并根據(jù)高純硅的制備流程,寫出相應(yīng)的化學(xué)方程式。
掌握二氧化硅的主要化學(xué)性質(zhì);了解新型陶瓷在光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等方面典型的特性和功能,進(jìn)一步拓展對陶瓷的應(yīng)用領(lǐng)域認(rèn)知。
了解富勒烯、石墨烯、碳納米管等在能源、信息、醫(yī)藥等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。
引導(dǎo)學(xué)生從物質(zhì)的微觀層面理解其組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的聯(lián)系,形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì),性質(zhì)決定用途”的觀念;能根據(jù)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)預(yù)測物質(zhì)在特定條件下可能具有的性質(zhì)和可能發(fā)生的變化。
激發(fā)學(xué)生興趣,拓展知識面;強(qiáng)化學(xué)生對相關(guān)反應(yīng)化學(xué)方程式的掌握。
拓展學(xué)生知識面,知道新型陶瓷等無機(jī)非金屬材料的主要性能和用途。
讓學(xué)生感知化學(xué)發(fā)展對技術(shù)革新的巨大推動作用,激發(fā)學(xué)生勇于開拓創(chuàng)新的學(xué)習(xí)熱情。
小結(jié)
引導(dǎo)學(xué)生自己總結(jié)歸納本節(jié)課所學(xué)知識。
以“元素—性能—應(yīng)用”為線索,總結(jié)回顧本節(jié)主要學(xué)習(xí)內(nèi)容,引導(dǎo)學(xué)生樹立“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì),性質(zhì)決定用途”的元素化學(xué)認(rèn)知觀,培養(yǎng)學(xué)生的歸納能力,加強(qiáng)學(xué)生思維的深刻性,提升學(xué)生對元素及其化合物知識的認(rèn)知水平。