1、第五章 化工生产中的重要非金属元素5.3 无机非金属材料 一、教学目标与核心素养教学目标1、 了解陶瓷、玻璃、水泥等传统硅酸盐材料的生产原料、性能和主要用途，知道普通玻璃的主要成分；2、 了解硅、二氧化硅、新型陶瓷、碳纳米材料的性能和用途，认识化学在社会、生活、生产、科学技术中的重要作用。核心素养1、 结合日常生活的实际，了解硅酸盐产品的应用，培养学生的科学态度与社会责任的核心素养；2、 认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。二、教学重点玻璃、水泥、硅、二氧化硅、新型陶瓷等无机非金属材料的主要性能和用途；普通玻璃的主要成分 三、教学难点激发学生的求知欲，
2、培养学生热爱科学的情感四、教学过程引言人类使用和制造材料有着悠久的历史，从制造出第一种材料陶开始，发展到今天，材料的品种越来越多，各种材料组成了一个庞大的材料家族。在材料家族中，有一类非常重要的材料叫无机非金属材料。板书第三节无机非金属材料指导阅读课本19页归纳讲述无机非金属材料根据组成、性能和应用的不同可分为传统无机非金属材料和新型无机非金属材料两种，其中传统无机非金属材料多为硅酸盐材料，通常包括陶瓷、玻璃和水泥三种。板书一、硅酸盐材料试问为什么硅酸盐材料大多具有硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等特点？讲述在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体，其结构如图所示。每个Si结合4个O
3、，Si在中心，O在四面体的4个顶角；许多这样的四面体还可以通过顶角的O相互连接，每个O为两个四面体所共有，与2个Si相结合。硅氧四面体结构的特殊性，决定了硅酸盐材料大多具有硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等特点。板书1、陶瓷指导阅读请同学们阅读教材上“陶瓷”这一部分内容，并了解以下知识。主要原料生产过程反应条件种类性能用途学生阅读课本后回答，教师填写黏土混合成型干燥烧结冷却高温土器、陶器、瓷器抗氧化、抗酸碱腐蚀耐高温、绝缘、易成型建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等板书2、玻璃指导阅读请大家阅读课本P20有关“玻璃”的内容，并填写下表。主要用料反应条件玻璃窑中发生的主要反应成
4、分用途学生阅读完课本后回答，教师填写上表纯碱石灰石石英高温Na2SiO3CaSiO3SiO2建筑材料、光学仪器、各种器皿、玻璃纤维等讲述上表所反映的是制造普通玻璃时所用的原料、主要反应及普通玻璃的主要成分。问题探究据强酸制弱酸的规律，上述玻璃窑中发生的反应，能否证明硅酸的酸性比碳酸强呢？学生讨论不能。强酸制弱酸的规律仅适用于溶液中进行的反应，而且，从碳和硅在周期表中的位置推断，应该是碳酸酸性强于硅酸。讲述二氧化硅能与碳酸钙和碳酸钠反应生成二氧化碳，是由于该反应的反应物均为固体，在高温下发生反应时，生成的二氧化碳气体脱离反应体系使反应得以进行，但这不能说明硅酸的酸性比碳酸强，酸性强弱的本质是酸电
5、离出氢离子的难易程度。我们已学的复分解反应的规律，仅是适用于溶液里的反应，不能套用高温条件下物质之间的反应。投影展示几种玻璃的特性和用途种类特性用途普通玻璃在较高温度下易软化窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯石英玻璃膨胀系数小，耐酸碱，强度大，滤光化学仪器；高压水银灯、紫外灯等的灯壳；光导纤维、压电晶体等光学玻璃透光性能好，有折光和色散性眼镜片；照相机、显微镜、望远镜用凹凸镜等光学仪器玻璃纤维耐腐蚀、不怕烧、不导电、不吸水、隔热、吸声、防虫蛀太空飞行员的衣服、玻璃钢等钢化玻璃耐高温、耐腐蚀、强度大、质轻、抗震裂运动器材；微波通讯器材；汽车、火车窗玻璃等板书3、水泥指导阅读水泥是一种非常重要的建筑材料。请大
6、家阅读课本有关内容，并填写下表。投影展示水泥主要原料主要设备反应条件普通水泥的主要成分主要性质用途学生阅读完课本后回答，教师填写上表粘土、石灰石、石膏（适量）水泥回转窑高温硅酸三钙：3CaOSiO2硅酸二钙：2CaOSiO2铝酸三钙：3CaOAl2O3水硬性建筑和水利工程板书二、新型无机非金属材料1、硅和二氧化硅学生活动阅读教材，回答下列问题：(1)存在硅在自然界主要以硅酸盐和氧化物的形式存在。(2)用途硅：其单质的导电性介于导体与绝缘体之间，是应用最为广泛的半导体材料，可以制成计算机、通信设备和家用电器等的芯片，以及光伏电站、人造卫星和电动汽车等的硅太阳能电池。二氧化硅：可用来生产光导纤维。
7、(3)粗硅的制备自然界中没有游离态的硅单质，可由硅的氧化物与焦炭反应制备粗硅，反应的化学方程式为：SiO22CSi2CO，粗硅经过化学方法进一步提纯即可获得高纯硅。(4)高纯硅的制备原理其中涉及的主要化学反应：SiO22CSi2COSi3HClSiHCl3H2SiHCl3H2Si3HCl注意碳和二氧化硅反应时，碳被氧化只能生成一氧化碳。(5)二氧化硅的化学性质具有酸性氧化物的通性，能与碱反应：SiO22NaOH = Na2SiO3H2O，生成的硅酸钠是一种矿物胶，所以不能用带磨砂玻璃塞的玻璃瓶盛放碱液。能被氢氟酸腐蚀，用于雕刻玻璃：SiO24HF = SiF42H2O。高温下能与碳酸钠、碳酸钙
8、反应生产玻璃。注意二氧化硅不溶于水，也不与水反应。2、新型陶瓷自学新教材阅读教材，回答下列问题：(1)主要特性：在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能。(2)举例：如碳化硅陶瓷，硬度大，可用作砂纸和砂轮的磨料，具有优异的高温抗氧化性能，用作耐高温结构材料、耐高温半导体材料等。3、碳纳米材料(1)富勒烯主要特性由碳原子构成的笼形分子的总称，性质稳定。用途为纳米科学提供重要的研究对象，用C60作车轮的“纳米汽车”。(2)碳纳米管主要特性比表面积大，有相当高的强度和优良的电学性能。用途生产复合材料、电池和传感器等。(3)石墨烯主要特性电阻率低、热导率高、强度高。用途广泛应用于光电器件、超级电容器、电池和复合材料等。6
