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课题1 无机非金属材料1、 教材分析 无机非金属材料是人教版高中化学选修二第三单元化学与材料的发展第一节的教学内容，主要学习的是一些常见的传统和新型无机非金属材料，重点了解陶瓷、玻璃，水泥，新型陶瓷的特点、用途、应用情况。本章节内容稳合选修二（化学与技术）课程的设置理念，也暗合STS教育理念，新能源，新材料是当今社会发展的一个主旋律。无机非金属材料被安排在本章内容的第一节，突出表现出这一节内容在实际生产应用中的重要作用。在必修一中我们重点探究学习过了“无机非金属材料的主角-硅”的知识，了解到一些常见的硅酸盐以及它们的相关知识性质，也初步认识到了几种常见的硅酸盐产品-陶瓷，玻璃及水泥，对新型无机非金属材料也有些雏形的了解。本节内容，在本章的学习中起着统筹作用，为后面两节内容做了铺垫,学生在学完本节内容后，对于化学与材料就有了一个整体上的把握及感性认知。二、学情分析【学生“起点能力”分析】 学生在重点学习了必修一“无机非金属材料的主角-硅”的内容后，对于常见的硅酸盐材料陶瓷，玻璃及水泥有了一定的认知，并通过实验探究也掌握了Na2SiO3的性质,有了这些基础，学生接触新知识也比较自然顺畅了。【学生“生活概念”分析】 由于本节内容较多地渗透了化学物质在生活中的应用，联系实际的面较宽，因此要求学生掌握更多的生活概念。学生在预习时已经按照我先前的引导查阅了相关知识,有了一定的生活基础。【学生“认知方式”分析】 学生理解能力基本上没问题,但是处理信息能力及对信息联系生活实际加以应用的能力较差，因此在教学中要加强学生这些能力的培养。三、教学目标【知识与技能】1，列举说明我们生活中存在的一些无机非金属材料；2，知道陶瓷、玻璃和水泥的主要化学成分、生产原料及其用途；3，熟悉几种应用广泛的新型陶瓷，掌握高纯度单晶硅的工业制备方法，掌握石墨与金刚石的性质差异；4，举例说明无机非金属材料的特点。【过程与方法】1，通过幻灯片列举的生活现象，帮助学生直观感受无机非金属材料，让学生认识到无机非 金属材料就在我们身边，正在各方面被广泛应用；2，通过引导学生观察、分析实验现象，让学生们体会怎样运用观察法进行实验探究；3，通过观察实验现象，让学生掌握到玻璃等无机非金属材料的主要成分是Na2SiO3和 Ca2SiO3。【情感态度与价值观】1，通过创设的问题情境，互动的氛围，培养学生严谨的学习态度，使学生体会探究的乐趣。2，激发学生学习化学的兴趣，使学生认识无机非金属材料的广泛用途，帮助学生养成自主 关注与化学相关的社会问题的习惯。3，通过介绍与无机非金属材料有关的正反两面的社会性新闻，譬如触目惊心“豆腐渣”工 程，引导学生树立健全正确的情操观，价值观，人生观，做一个正直的化学人，社会人。四、教学重难点【教学重点】1、掌握陶瓷、玻璃和水泥的主要化学成分、生产原料及其用途等；2、掌握几种新型无机非金属材料的特点、用途和发展；3、了解工业上高纯硅的制备方法。【教学难点】1、理解掌握传统无机非金属材料硅氧结构SiO44-的特殊性对其物理化学性质的影响；2、通过对新型无机非金属材料的介绍，激发起学生学习积极性，培养学生热爱科学的情感。5、 教学思路【总体思路】以学生活动为主体，通过情境设置、教师引导，提出生活中常见的无机非金属材料；以探究学习为基本方法，理论与实际相结合，认知了解无机非金属材料的原料，特点及用途；此外利用好“思考与交流”、“科学史话”、“资料卡片”等栏目。【过程】创设生活情景，引导学生发现提出问题，引起讨论实验探究、直观感受总结深化，交流思考概括建立无机非金属材料认知体系实际运用六、学法指导直接观察法、讨论探究、合作交流、联系生活实际等，学生要敢思会思、高效合作、学会交流、乐于探究、善于总结。7、 教学过程设计第一课时教师活动 学生活动 学生活动传统硅酸盐材料【引言】 陶瓷，玻璃，水泥等材料及它们的制品在我们生活中随处可见，由于这些材料的化学组成大多属于硅酸盐材料，所以一般称为硅酸盐材料。自然界中的沙石，黏土以及石英、高岭石等矿物的主要成分都是硅酸盐类或硅的氧化物，人们就是以它们为原料制造出了各种多彩炫目的无机非金属材料，广泛应用于生活中，下面就让我们来认识一下它们的世界吧！【展示图片】原始洞穴 石头村 老北京四合院【过渡】这些原始简陋朴素的房屋，经过了岁月风雨的洗 礼，依然保留的完好无缺，从这里我们可以看出 硅酸盐材料诸如耐腐蚀，稳定性好的特点。【提问】你能举例说明在你自己的生活中有哪些几种常见 的无机非金属材料吗？【展示图片】陶瓷（唐三彩、宋钧瓷），陶瓷制作流程 水泥、玻璃、生活中的无机非金属材料【引导】看到这些图片，是否对无机非金属材料有了全新 的认识呢？硅酸盐材料的主要成分是什么呢？【演示实验1】老师演示实验3-1。【操作】将少量玻璃粉末放入试管中，向其中加入少量蒸 馏水，振荡，加入12滴酚酞溶液。【组织讨论】让同学们根据实验现象在组内讨论。【提问】通过观察发现玻璃粉部分溶解，溶液逐渐变成淡 红色，结合以前学习过的相关知识，猜测其可能组分？【板书】玻璃粉中可能含有可溶性及难溶性的硅酸盐【讲述】玻璃的化学性质很稳定，碾成粉末状后经振荡后微溶于水，水解后，溶液呈碱性【演示实验2】下面我们来探究变色玻璃的原理【操作1】打开钠光灯，用强光照射变色玻璃（主要成分AgBr，CuO）【操作2】关闭钠光灯，在黑暗环境中静至一段时间再观察【组织讨论】让同学们根据实验现象在组内讨论。【提问】玻璃表面呈现暗棕色可能原因是什么？发生了什么样的化学反应？【讲述】1，当强光照射到玻璃上，溴化银分解为银和溴单质，分解出的银原子聚集成银的微小晶粒，使玻璃呈现暗棕色，能挡住大部分光线2，光线变暗，银和溴在氧化铜的催化作用下，重新生成溴化银。于是玻璃的颜色自动变浅，透光性增强。【板书】2.3.1 无机非金属材料一、硅酸盐材料俗称硅酸盐材料，常见的有陶瓷、玻璃、水泥。物理性质：硬度大，难溶，绝缘，耐腐蚀，稳定性好二、硅酸盐材料简介陶瓷优点：抗氧化，抗酸碱腐蚀，耐高温，绝缘，易成型等玻璃制造：CaCO3 +SiO2 CaSiO3 + CO2 Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2水泥特点：在空气和水中易硬化，是非常强的粘合剂。【小结】本堂课运用实验法解决了实际问题及课堂实验，使学生了解无机非金属材料的物理性质，掌握无机非金属材料的化学性质。老师发问，让同学简要概括本节课所学的主要内容。【课堂练习】1、 无机非金属材料一般被称为_，常见的无机非金属材料有_、_、_，具备的物理性质包括_、_、_、_、_。2、工业上制造水泥，玻璃时都用的原料是。 （ ） A.纯碱 B.石灰 C.石灰石 D.黏土联系生活，思考无机非金属材料的原料类型及来源视觉冲击，形成对无机非金属材料感性认知积极思考并回答实验现象：玻璃粉末部分溶解，滴加酚酞后，溶液呈淡红色或红色讨论交流，配合教师引导，得出结论：玻璃粉中可能含有可溶性及难溶性的硅酸盐实验现象：强光照下，玻璃呈现暗棕色；黑暗环境中静至一段时间后，玻璃的颜色自动变浅，透光性增强。讨论交流，配合教师引导，得出结论：变色玻璃变色的可能原因是在强光照下，变色玻璃中的AgBr发生了分解；黑暗环境中，银和溴在氧化铜的催化作用下，重新生成溴化银。学生聆听领悟概括并总结本节课所学主要内容通过习题加深对常见传统无机非金属材料特点的掌握创设情境导入新课，激发学生的学习积极性和主动性以展现日常生活中的实例来拉近生活与化学知识的距离通过回忆以前所学知识让学生有一个心理过渡激发学生的求知欲培养学生实验操作能力和观察实验现象、分析实验、归纳总结实验的能力。培养学生运用观察法进行实验探究的能力，让学生体会试验方法在化学研究中的作用通过变色玻璃在光照和黑暗两条件下的实验，让学生意识到控制实验条件（变量）对实验探究的重要性，培养学生观察、分析和对比的能力培养学生及时反思、小 结、概括的能力，培养良好的学习方法和习惯第二课时教师活动学生活动设计意图新型无机非金属材料【引言】传统无机非金属材料是生产、生活和基本建设所必须的材料，而新型无机非金属材料则为现代高新技术、新兴产业和传统工业技术改造等开辟了更为广阔的前景。【展示图片】新型无机非金属材料、F-117式单座战斗轰炸机、步兵战车、高纯氧化铝透明陶瓷管【过渡】这些图片展示的是现代的一些高新技术产品，它们的广泛应用，说明了新型无机非金属材料在现代社会发展中的占据着重要地位，想想这是因为什么 ？【提问】结构材料，是指利用其强度、硬度、韧性等机械性能制成的各种材料。以往用的最多的结构材料是金属。但现在，它却逐渐让位于高温结构陶瓷，为什么会这样呢？【展示图片】大规模集成电路、太阳能电池、氧化铝陶瓷制品、光学特性生物特性陶瓷【提问】新型无机非金属与传统的无机非金属材料相比有哪些特性呢？【组织讨论】引导学生仔细阅读教材内容，结合生活中的发现，就此问题展开讨论【讲述】【过渡】随着人类社会和科学技术的发展，新型无机非金属材料的应用将越来越广泛，品种也越来越丰富。【板书】2.3.1 无机非金属材料一、新型陶瓷应用广泛的有：Al2O3陶瓷，Si3N4陶瓷，SiC陶瓷等物理性质：熔点高，耐高温高压 耐磨耐腐蚀，硬度大二、现代信息基础材料硅高纯度硅的炼制：高温条件下SiO2 + 2C Si(粗) +2COSi(粗) +3HCl SiHCl3+H2 SiHCl3+ H2 Si(纯) +3HCl三、金刚石、石墨和C60金刚石：天然物质，硬度大，耐磨，绝缘体，不易导热石墨：质软，润滑材料，导电体，电极材料。C60：贮氢材料，纳米软件，复合材料。【小结】本堂课运用提问讨论法解决了实际问题，使学生了解新型无机非金属材料的物理性质，掌握了几种应用较为广泛的新型无机非金属材料。老师发问，让同学简要概括本节课所学的主要内容。【课堂练习】1，新型无机非金属材料的特性有 、 、 、 ，目前较广泛使用的高温结构陶瓷有 、 、 等。2下列有关材料的说法不正确的是 （ ） （A）传统的无机材料虽有不少优点，但质脆，经不起热冲击（B）新型无机非金属材料虽然克服了传统无机材料的特点，但强度比较差。（C）高温结构材料具有耐高温、抗氧化、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损等优点（D）新型无机非金属材料的特性之一是具有电化学特性联系生活，思考新型无机非金属材料的视觉冲击，形成对无机非金属材料感性认知讨论交流，配合教师引导，得出结论：因为高温结构陶瓷具有能够经受高温、不怕氧化、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点，作为高温结构材料是非常合适，而金属材料易受腐蚀，在高温时不耐氧化，不适合在高温时使用。讨论交流，配合教师引导， 得出结论新型无机非金属与传统的无机非金属材料两者相比：新型无机非金属材料的优势1、能承受更高的高 温，强度大2、具有电学特性3、具有光学特性4、具有生物功能讨论交流，配合教师引导，得出结论学生聆听领悟概括并总结本节课所学主要内容通过习题加深对新型无机非金属材料的认识及特点的掌握创设情境引入新课，激发学生的积极性和主动性通过提问的方式，让学生在讨论过程中有一个思维过渡融合，激发学生的求知欲以社会发展中的实例拉近社会与化学知识的距离通过回忆以前所学知识让学生有一个心理过渡激发学生的求知欲培养学生及时反思、小 结、概括的能力，培养良好的学习方法和习惯八，板书设计2.3.1 无机非金属材料一、硅酸盐材料俗称硅酸盐材料，常见的有陶瓷、玻璃、水泥。物理性质：硬度大，难溶，绝缘，耐腐蚀，稳定性好二、硅酸盐材料简介陶瓷优点：抗氧化，抗酸碱腐蚀，耐高温，绝缘，易成型等玻璃制造：CaCO3 +SiO2 CaSiO3 + CO2 Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2水泥特点：在空气和水中易硬化，是非常强的粘合剂。2.3.1 无机非金属材料一、新型陶瓷应用广泛的有：Al2O3陶瓷，Si3N4陶瓷，Si陶瓷等物理性质：熔点高，耐高温高压 耐磨耐腐蚀，硬度大二、现代信息基础材料硅高纯度硅的炼制：高温条件下SiO2 + 2C Si(粗) +2COSi(粗) +3HCl SiHCl3+H2 SiHCl3+ H2 Si(纯) +3HCl三、金刚石、石墨和C60金刚石：天然物质，硬度大，耐磨，绝缘体，不易导热石墨：质软，润滑材料，导电体，电极材料。C60：贮氢材料，纳米软件，复合材料。8
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