1、 第五章第五章 化工生产中的重要非金属元素化工生产中的重要非金属元素 第第三三节节 无机非金属材料无机非金属材料 教学设计 一、教学目标 1 知识与技能 （1） 了解硅及二氧化硅的主要性质及应用； （2） 了解硅在半导体工业和二氧化硅、传统的硅酸盐制品和新型的无机非金属材料的应 用； （3） 认识新材料的开发对人类生产、生活的重要影响。 2 过程与方法 学习能根据同一类别不同物质的性质归纳出该类物质的通性，并能运用通性简单预测其 他物质的性质。 3 情感态度与价值观 （1）逐步培养勤于思考，勇于探究的科学品质，严谨求实的科学态度。 （2）使学生体会组成材料的物质的性质与材料的性能的密切关系，认
2、识新材料的开发 对人类生产、生活的重要影响，学会关注与化学有关的社会热点问题，激发他们学习化学 的热情。 教学重难点 1.教学重点 硅、二氧化硅的性质与用途、硅的制备 2.教学难点 硅、二氧化硅的性质与用途 二、教学过程 教学环节 教学内容 设计意图 1.新课导入 【师】20 世纪 70 年代人们把信息、材料和能源誉为当代文明的三大支柱。20 世界 80 年代以高技术群为代表的新技术革命，又把新材料、信息技术和生物 技术并列为新技术革命的重要标志， 就是因为材料与国民经济建设、 国防建设 和人民生活密切相关。 中国瓷文化流传已久，日常生活中用到的瓷器、计算机中央处理器、传导电话 的光缆，化学实
3、验室的玻璃仪器，我们建筑用的水泥，是什么材料制成的？ 设问激发求 知欲 【多媒体展示】陶瓷、水泥、玻璃的图片 2.探索新知 【板书】一、硅酸盐材料 【师】我们熟知的陶瓷、玻璃、水泥作为传统无机非金属材料的主角，应用广 泛。你们能想到陶瓷、玻璃、水泥是硅酸盐制品吗？ 【学生活动】阅读教材，了解陶瓷、玻璃、水泥，填表格。 【师】学习了硅酸盐制品，我们也需要掌握硅酸盐的组成、结构和性质。 【师】对比碳酸盐，硅酸盐有哪些元素组成？ 【生】硅酸盐是有硅、氧、金属元素组成的。 【多媒体展示】展示硅酸盐的结构示意图。 【师】在硅酸盐中硅原子和氧原子构成了硅氧四面体，如图所示，四面体通过 顶角的氧彼此相连，每
4、个氧原子为 2 个四面体所共有。 【师】利用我们对陶瓷、玻璃、水泥的认识及硅酸盐的结构，谈一谈，硅酸盐 的性质。 【生】多数硅酸盐具有硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等 特点。 【师】 也正是硅酸盐的性质决定它的用途， 作为一类优良的材料得到广泛应用 【思考与讨论】普通玻璃是以纯碱、石灰石和石英砂为原料,经混合、粉碎,在 玻璃窑中熔融,发生复杂的物理变化和化学变化而制得。你能写出发生反应的 化学方程式吗? 【学生活动】写出反应方程式。 【师】随着科技的发展，无机非金属材料突破了传统的硅酸盐体系，一系列新 型无机非金属材料相继问世。 【师】在美国旧金山，有个最大的高科技工业园区，称
5、之为“硅谷” 。它是现 代电子工业和计算机发展的基地。 这说明硅在电子工业革命中起着非常重要的 作用。 【师】同学们还记得硅在地壳中的含量是多少吗？ 【生】在地壳中，硅的含量位居第二，仅次于氧。 【师】自然界中无游离态的硅。硅的化合物几乎全部是二氧化硅和硅酸盐。广 泛存在于各种矿物和岩石中。 【师】硅在元素周期表中的什么位置？ 通过探讨交 流培养学生 的合作意识 和表达能力， 激发学生对 新事物的探 究， 培养严谨 的科学思维 方法 【生】位于第三周期、第A 族。最外层电子为 4 个，既不容易的电子，又不 容易失电子。 【多媒体展示】硅的空间结构示意图。 【生】硅晶体是正四面体结构的。 【师】
6、没错，在形态上，硅呈现晶体和无定形的状态。 【师】 由于硅元素处于金属元素与非金属元素的过渡位置， 其单质的导电性介 于导体与绝缘体之间，主要用于半导体材料。同学们观察硅单质的图片，还能 得到硅的哪些性质？ 【生】灰黑色、有金属光泽。 【师】硅的硬度大、熔点高、质地软。 【师】常温下，硅与氢氟酸、氟气、强碱溶液反应。 【学生活动】写出相关的方程式。 【师】加热（高温）条件下，硅与 O2、Cl2、C、N2等非金属反应。 【学生活动】写出反应方程式。 【师】晶体硅中杂质会影响其导电性，因此会影响其导电性，因此必须制备纯 度硅。工业上用焦炭还原石英砂可制得含有少量杂质的粗硅。 【多媒体展示】展示高纯
7、硅制备的流程 【学生活动】写出高纯硅制备的原理。 【师】制备好的硅，有哪些用途呢？ 【生】重要的半导体材料，信息技术的关键材料，主要用于制备硅芯片，应用 于计算机、集成电路、晶体管等半导体器件中，还用于制造光电池。硅的合金 用来制造变压器铁芯、耐酸设备等。 【师】石英玻璃、沙子、玛瑙的主要成分是什么？二氧化硅。石英、沙子、玛 瑙、水晶，这些是二氧化硅的晶体；硅藻土是二氧化硅的无定形态。 【师】二氧化硅的结构是什么样的？ 【多媒体展示】二氧化硅的结构示意图 【生】SiO2晶体是立体空间网状结构，每个 Si 结合 4 个 O，每个 O 结合 2 个 Si， N(Si):N(O)1:2 【师】二氧化
8、硅有哪些性质？ 【生】硬度大、熔点高、不溶于水、不导电 培养学生总 结归纳、 辩证 思维的能力 【学生活动】学生验证二氧化硅分别与盐酸、硫酸、氢氟酸反应。 【生】二氧化硅不能与盐酸、硫酸反应，可与氢氟酸反应。 【师】二氧化硅是酸性氧化物，同样具备酸性氧化物的性质。 【师】二氧化硅有哪些性质？ 【生】水晶可用于制造电子工业的重要部件、光学仪器和工艺品。 用于制造光导纤维。 石英玻璃常用制造高温的化学仪器。 石英砂常用作玻璃原料和建筑材料 【师】介绍新型陶瓷、碳纳米管、碳纳米材料 3.小结作业 完成同步练习 四板书设计 5.3 无机非金属材料无机非金属材料 一、硅酸盐材料 二、新型无机非金属材料 1、硅 2、二氧化硅
