無(wú)機(jī)非金屬材料-公開(kāi)課教學(xué)設(shè)計(jì)

第五章《化學(xué)生產(chǎn)中的重要非金屬元素》第三節(jié)《無(wú)機(jī)非金屬材料》【教材分析】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。教材首先從物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)入手，介紹無(wú)機(jī)非金屬材料的性能特點(diǎn)，包括耐高溫、抗腐蝕等性能。從材料組成的角度，對(duì)生活中常見(jiàn)的無(wú)機(jī)非金屬材料進(jìn)行分類(lèi)，介紹陶瓷、玻璃和水泥等傳統(tǒng)硅酸鹽材料在人類(lèi)日常生活中的廣泛應(yīng)用，以及材料對(duì)人類(lèi)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、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”等學(xué)科核心素養(yǎng)?！窘虒W(xué)目標(biāo)】1.通過(guò)閱讀和討論，了解陶瓷、破璃、水泥籌傳統(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.通過(guò)學(xué)習(xí)，了解晶體硅、二氧化硅、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。3.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。【教學(xué)重難點(diǎn)】重點(diǎn)：1.玻璃、水泥、硅、二氧化硅、新型陶瓷等無(wú)機(jī)非金屬材料的主要性能和用途2.普通玻璃的主要成分難點(diǎn)：1.硅酸鹽中硅氧四面體結(jié)構(gòu)2.高純硅的制備【課前導(dǎo)學(xué)】1.閱讀課本19-24頁(yè)的內(nèi)容，根據(jù)內(nèi)容繪制本小節(jié)的思維導(dǎo)圖。2.根據(jù)課本內(nèi)容填寫(xiě)以下兩個(gè)表格。表一：硅酸鹽產(chǎn)品的原料、主要成分及用途硅酸鹽產(chǎn)品原料主要成分用途—————————表二：新型無(wú)機(jī)非金屬材料產(chǎn)品名稱(chēng)性能主要用途晶體硅二氧化硅性質(zhì)穩(wěn)定、透光性好光導(dǎo)纖維、玻璃儀器、裝飾品等新型陶瓷石墨烯碳納米管【教學(xué)過(guò)程】一、課堂引入：進(jìn)擊的“China”China是中國(guó)的英文，原意為“瓷器”，表明自古以來(lái)中國(guó)就以超絕的陶瓷技藝享譽(yù)世界，從傳統(tǒng)的陶瓷到新型陶瓷，揭示了本節(jié)的兩大部分內(nèi)容，以陶瓷的發(fā)展變化來(lái)學(xué)習(xí)“無(wú)機(jī)非金屬材料”，來(lái)看看無(wú)機(jī)材料的廣泛應(yīng)用。二、活動(dòng)一：導(dǎo)學(xué)運(yùn)用1（把握整體課程）“1.閱讀課本19-24頁(yè)的內(nèi)容，根據(jù)內(nèi)容繪制本小節(jié)的思維導(dǎo)圖?！睂W(xué)生課前完成思維導(dǎo)圖的繪制，展示優(yōu)秀作品，教師在板書(shū)上繪制完成的思維導(dǎo)圖三、活動(dòng)二：導(dǎo)學(xué)運(yùn)用2（學(xué)習(xí)“硅酸鹽材料”）學(xué)生課前完成下表，了解并學(xué)習(xí)硅酸鹽產(chǎn)品的原料、主要成分及用途，在課堂中分享自己的答案。硅酸鹽產(chǎn)品原料主要成分用途陶瓷黏土鋁硅酸鹽建筑材料、絕緣材料、日用器皿、衛(wèi)生潔具玻璃純堿、石灰石、石英砂Na?SiO3、CaSiO3和SiO2建筑材料、光學(xué)儀器、各種器皿、玻璃纖維水泥石灰石、黏土—————————建筑和水利工程教師講授：1.用圖片補(bǔ)充關(guān)于陶瓷、玻璃、水泥的情境素材，在實(shí)際應(yīng)用中感受材料的廣泛用途。2.補(bǔ)充知識(shí)細(xì)節(jié)“硅氧四面體的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)”，并突出重點(diǎn)。強(qiáng)化觀念“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途”【資料卡片】硅酸鹽的結(jié)構(gòu)在硅酸鹽中，Si和O構(gòu)成了硅氧四面體。每個(gè)Si結(jié)合4個(gè)O，Si在中心，O在四面體的4個(gè)頂角；許多這樣的四面體還可以通過(guò)頂角的O相互連接，每個(gè)O為兩個(gè)四面體所共有，與2個(gè)Si相結(jié)合。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)。過(guò)渡：非金屬硅是在材料中廣泛存在的，且硅元素在大地中的含量很高，高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)集中區(qū)常被稱(chēng)為“硅谷”，如美國(guó)硅谷、中國(guó)硅谷，為了適應(yīng)新時(shí)代的發(fā)展需求，更多新型的非金屬材料應(yīng)運(yùn)而生。四、活動(dòng)三：導(dǎo)學(xué)運(yùn)用3（學(xué)習(xí)新型無(wú)機(jī)非金屬材料）學(xué)生課前完成下表，了解并學(xué)習(xí)新型無(wú)機(jī)非金屬材料的性能及主要用途，在課堂中分享自己的答案。產(chǎn)品名稱(chēng)性能主要用途晶體硅導(dǎo)電性介于導(dǎo)體與絕緣體之間半導(dǎo)體材料、計(jì)算機(jī)芯片、太陽(yáng)能電池等二氧化硅性質(zhì)穩(wěn)定、透光性好光導(dǎo)纖維、玻璃儀器、裝飾品等新型陶瓷分別具有光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)等方面的特性分別用于激光、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、壓電陶瓷(點(diǎn)火器)、磁懸浮技術(shù)、人工關(guān)節(jié)等石墨烯電阻率低、熱導(dǎo)率高、強(qiáng)度大光電器件、超級(jí)電容、電池、復(fù)合材料等碳納米管比表面積大、電學(xué)性能好、強(qiáng)度大傳感器、電池、復(fù)合材料等教師講授：1.補(bǔ)充情景素材，包括新型陶瓷、碳納米材料2.突破難點(diǎn)“高純硅的制備”【資料卡片】高純硅的制備工業(yè)上制備高純硅，一般需要先制得純度為98%左右的粗硅，再以其為原料制備高純硅。例如，可以將粗硅轉(zhuǎn)化為三氯硅烷(SiHCl3)，再經(jīng)氫氣還原得到高純硅。1800~2000℃教師小結(jié)：1800~2000℃300℃SiO2+2C=======Si+2CO300℃1100℃Si+3HCl=======SiHCl3+H21100℃SiHCl3+H2=======Si+3HCl五、小結(jié)利用思維導(dǎo)圖，共同回憶復(fù)習(xí)這節(jié)課學(xué)習(xí)的知識(shí)。六、布置作業(yè)課本25頁(yè)，第1、2、3、4題做在課本上?！景鍟?shū)設(shè)計(jì)】高純硅