2023-2024学年人教版新教材必修第二册第五章第三节无机非金属材料（第1课时）教案.docx

第三节无机非金属材料教学目标1、通过阅读和讨论，了解陶瓷、玻璃、水泥等传统硅酸盐材料的主要生产原料、性能和主要用途，知道普通玻璃的主要成分，感受传统硅酸盐材料在城乡建设中发挥的重要作用。2、通过学习，了解晶体硅、二氧化硅、新型陶瓷、碳纳米材料的性能和用途，感受新型无机非金属材料的奇特性能及其在高科技领域所发挥的重要作用，激发学生学习化学的兴趣。3、结合身边的生活用品、电子产品、建筑物等用到的无机非金属材料，感受化学材料的作用巨大，提高学生努力学习化学、投身国家建设的社会责任感。教学重难点：1、教学重点：玻璃、水泥、硅、二氧化硅等无机非金属材料的主要性能及用途,普通玻璃的主要成分。2、教学难点：粗硅提取的原理。教学设计【引入】材料是人类赖以生存和发展的物质基础，人类使用的材料除了金属材料，还有无机非金属材料等。从组成上看，许多无机非金属材料含有硅、氧等元素，具有耐高温、抗腐蚀、硬度高等特点，以及特殊的光学、电学等性能。随着工业生产和社会发展对材料性能要求的提高，一批新型无机非金属材料相继诞生，成为航空、航天、信息和新能源等高技术领域必需的材料。【讲解】一、硅酸盐材料1、无机非金属材料含有元素硅、氧、碳等元素无机性能耐高温、抗腐蚀、硬度高a需一L特殊的光学、电学等性能日常生活应用应用-航空、航天领域-信息领域I新能源领域2、传统无机非金属材料；、o【资料卡片】硅酸盐的结构图5J8硅氧四而体的结构示意图在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体。每个Si结合4个O,Si在中心,0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。相互连接，每个。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。/原料.反应条件高温烧结陶瓷<历史青花瓷、唐三彩China瓷都'应用生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等ffl5,9我国古代烧制的新美兖器W5-2O赢Hi输电找路使用了附假电燎材料原料工业设备玻璃窑主要成分I应用生产建筑材料、光学仪器、各种器皿，制造玻璃纤维用于高强度复合材料等【思考与交流】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?商温SiO2+Na2CO3=Na2SiO3+CO2高温SiO2+CaCO3=CaSiO3+CO2【资料卡片】生产中采用不同的原料和工艺，可以制得多种具有不同性能和用途的玻璃。例如，用含有铅的原料制造的光学玻璃，透光性好，折射率高，可以用来制造眼镜、照相机和光学仪器的透镜；加入硼酸盐制成耐化学腐蚀、耐温度急剧变化的玻璃，可用于实验室使用的玻璃仪器；加入一些金属氧化物或盐可以得到彩色玻璃，常用于建筑和装饰。工业设备水泥条件石膏的作用I混凝土水泥回转窑高温塘烧调节水泥硬化速率水泥、沙子和碎石等与水混合【讲解】二、新型无机非金属材料1.硅和二氧化硅(1)硅元素的存在与结构存在原子结构示意图周期表中位置含量存在形态地壳中居第一位(2)硅的应用：半导体材料，集成电路、晶体管、硅整流器、太阳能电池等高温(3)硅的工业制取SiO2+2C=Si+2CO【资料卡片】高纯硅的制备工业上制备高纯硅，一般需要先制得纯度为98%左右的粗硅，再以其为原料制备高纯硅。例如，可以将粗硅转化为三氯硅烷(SiHCI3),再经氢气还原得到高纯硅。图5-23业制备高纯硅的原理示意图步骤反应化学方程式(4)二氧化硅二氧化硅可用来生产光导纤维,光导纤维的通信容量大，抗干扰性能好,传输的信号不易衰减，能有效提高通信效率。2 .新型陶瓷'结构和通过共价键连接碳化硅J性能硬度大砂纸和砂轮的磨料陶瓷高温抗氧化性能、一结构材料-耐高温材料【科学.技术.社会】高温结构陶瓷：一般用碳化硅、氮化硅或某些金属氧化物等在高温下烧结而成，具有耐高温、抗氧化、耐磨蚀等优良性能。与金属材料相比，更能适应严酷的环境，可用于火箭发动机、汽车发动机和高温电极材料等。压电陶瓷：主要有钛酸盐和错酸盐等，能实现机械能与电能的相互转化，可用于滤波器、扬声器、超声波探伤器和点火器等。透明陶瓷：主要有氧化铝、氧化忆等氧化物透明陶瓷和氮化铝、氟化钙等非氧化物透明陶瓷，具有优异的光学性能，耐高温，绝缘性好，可用于高压钠灯、激光器和高温探测窗等。超导陶瓷：在某一临界温度下电阻为零，具有超导性，用于电力、交通、医疗等领域。3 .碳纳米材料碳纳米材料是近年来人们十分关注的一类新型无机非金属材料，主要包括、等，在能源、信息、医药等领域有着广阔的应用前景。富勒烯是由碳原子构成的一系列笼形分子的总称，其中的C6。是富勒烯的代表物。C60的发现为纳米科学提供了重要的研究对象，开启了碳纳米材料研究和应用的新时代。H5.29川J作车轮的“Ift米汽A丁碳纳米管可以看成是由石墨片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径。碳纳米管的比表面积大,有相当高的强度和优良的电学性能，可用于生产复合材料、电池和传感器等。石墨烯是只有一个碳原子直径厚度的单层石墨，其独特的结构使其电阻率低、热导率高，具有很高的强度。作为一种具有优异性能的新型材料，石墨烯在光电器件、超级电容器、电池和复合材料等方面的应用研究正在不断深入。