课题1　无机非金属材料优质课教案推荐

无机非金属材料教学设计

一、教学设计

（一）课标分析

1.体会组成材料的物理性质和材料性能的密切联系，认识新材料的开发对社会生产生活的重要意义，学会关注与化学有关的社会热点问题。

2.了解硅和二氧化硅的主要性质及这些性质在材料中的应用，能书写有关反应的化学方程式。

3.能举例说明硅在半导体工业以及二氧化硅在现代通讯业,传统的无机非金属材料和新型无机非金属材料在生活、生产中的应用

（二）教材分析

1.材料是人类生活和生产活动的重要物质基础。一个国家材料的品种、质量和产量，使直接衡量一个国家科技和经济发展水平的重要标志之一。同时，材料的发展对提高人们的物质生活水平有着十分重要的作用。本章教材着重介绍了涵盖了无机非金属材料、金属材料和复合材料知识，让学生真正体会到化学的实用性以及加深对“性质决定用途”这一基本化学思想的认识。

2.本节教材是安排在第二章《元素与物质世界》之后，学生可以用物质的分类、氧化剂还原剂等知识指导Si、SiO2等的学习；第三章第一节《碳的多样性》和初中科学关于碳的元素化合物知识提供了一个对比和归纳的空间，有利于以后同主族元素性质的学习；同时本节内容的学习也为《化学与生活》（主题4：认识生活中的材料 课题3：如何选择家居装修材料）、《化学与技术》（主题3：矿山资源

硫酸与无机材料制造 课题3：陶瓷的烧制）、《原子结构与元素周期律》等内容的学习打下基础。

（三）学生分析

1.教材给学生形成的已有知识基础包括以下几个方面：

（1）学生在初中普遍接触过有关C的基础知识，对非金属的性质有一定的了解。

（2）在高中继续学习了C、CO2的有关性质。

（3）学生学习了氧化还原反应和物质的分类等基础理论

。

（4）学生对研究物质的性质和程序有了一定的认识，具有比较强的观察能力和一定的分析能力。

没有周期律知识做基础，这是不同于以往教材最大之处。这点使我们在进行教学设计时必须突破旧的思维约束，重新确立认识硅和二氧化硅的视角。

２.学生从生产、生活中获得的知识基础

（1）学生接触过许多无机非金属材料如水泥、玻璃、陶瓷等。

（2）学生对新型无机非金属材料认识很少。

（3）学生对无机非金属材材料的认识局限于具体器物的外观、用途等直观认识，还不会把它们归类分析组成与结构。

３.学生在本节内容学习上可能存在的困难分析。

（1）不能正确地掌握二氧化硅的性质。仅仅看到二氧化硅与二氧化碳作为酸性氧化物的共性，没有充分认识二氧化硅的特性。

（2）部分学生可能会对二氧化碳与二氧化硅的物理性质差异的原因产生兴趣，要合理引导，防止内容过于深奥。

（3）不能充分理解性质决定用途这一基本观点。对各无机非金属材料的用途局限于死记硬背，增加了学习难度，效果也差。

（四）教学目标

1.知识与技能目标：

让学生了解硅及二氧化硅的主要性质及这些性质在材料中的应用；

让学生了解硅在半导体工业，二氧化硅在现代通讯业，传统的硅酸盐产品和一些新型无机非金属材料在生产、生活中的应用；

2.过程与方法目标：

培养学生的观察能力、分析能力；

培养学生的协作精神；

培养物质性质的学习方法：从一般到特殊，以物质的分类指导物质的学习。

培养物质用途的学习方法：性质决定用途。

3.情感态度与价值观目标：

认识新材料对人类生产、生活的重要影响；认识化学学科的实用性。

学会关注与化学有关的社会热点问题，激发学习化学的热情。

（五）教学重点与难点

1.知识与技能上重难点：本节教学知识上的重难点是硅及二氧化硅的主要性质。

技能上的重难点是从一般规律（酸性氧化物）到具体事物（二氧化硅）的基本性质的学习，然后学习具体事物（二氧化硅）的特性。

2.过程与方法上重难点：类属学习和对比学习在本节的灵活应用。

（六）教学策略

针对具体的教学内容，采取以下方法：

问题一：课题引入

1.课前介入：布置学生收集废旧芯片、水泥、各种玻璃、旧变压器、光纤、陶瓷制品、打火机等含硅物质实物、图片和有关资料。

2.课堂引入：认真观察图片4-1-1，分析背景和前面展示的器物可能有什么联系？

3.请学生展示收集的资料，让他们谈谈对无机非金属材料的认识。

问题二：硅的性质

1.回顾已学的非金属单质如C、S的性质；

2.借助方法索引，分组预测Si单质的性质

3.引导学生思考：硅是重要的半导体材料，可能与它的什么性质有关？

问题三：二氧化硅的性质

1.引导学生回忆物质的分类相关知识，对二氧化硅进行归类学习；

2.引导学生回忆二氧化碳的理化性质，对二氧化硅进行对比学习；

3.展示玻璃蚀刻制品，帮助学生认识二氧化硅的特性；

问题五：光导纤维

1.怎样理解这样的标语“光纤无铜，偷盗无用”？帮助学生加深对光纤、电缆的组成认识；

2.光纤通讯和电缆通讯相比有什么优点？了解科技对于人类生活的重要性。

3.光纤利用了石英的什么性质？使学生认识到材料与物质的物理、化学性质都有很大的关系。

问题六：传统无机非金属材料

1.展示图片和收集的材料，直观教学；

2.由学生介绍我国的陶瓷工业的历史，对学生进行爱国主义教育；

3.自学：硅酸盐材料

4.学生列表比较玻璃、陶瓷、水泥的组成、成分、特点、用途；

问题7：新型无机非金属材料

1.展示图片4-1-13等

2.自学：新型无机非金属材料

3.学生归纳高温结构陶瓷、生物陶瓷、压电陶瓷的种类、性质和用途

（七）教学准备

1.学生（包括探究方案准备和分组等）

每教学组至少准备玻璃、陶瓷、水泥、旧芯片、旧整流器、打火机等实物各1件，准备展示；

每教学组查找资料，写一篇《我国陶瓷的发展历史》小短文，准备宣读；

2.教师（包括教学用具实验用品的准备）

硅酸盐材料实物

PPT 课件

玻璃蚀刻制品（课前指导学生完成）

二、教学过程

（一）新课导入：见第一环节

（二）师生互动

教师活动

学生活动

设计意图

展示图片：4-1-1 观察

由浅入深

逐步激发学1.图中展示了哪几个生活中的物思考

回答

习兴趣 品？

2.背景是什么？这样的背景可能暗示什么？

3.你还知道哪些无机非金属材料？

[讲解] 材料是人类生活和生产活动的重要物质基础。一个国家材料的品种、质量和产量，使直接衡量一个国家科技和经济发展水平的重要标志之一。同时，材料的发展对提高人们的物质生活水平有着十分重要的作用。

聆听

阅读P103第一段

[设疑]我们知道，硅是一种重要的半导体材料，在地壳中含量丰富，应用十分广泛，硅具有哪些重要的性质呢？

[方法导引] 1.回顾已学的非金属单质如C、S的性质；

2.借助方法索引，分组预测Si单质的性质

3.引导学生思考：硅是重要的半导体材料，可能与它的什么性质有关？

[评价、归纳并PPT展示板书]

第四章元素和材料化学

第一节硅无机非金属材料

一、半导体材料和单质硅

1.物理性质：是一种灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体；

2.化学性质，高温可以与氧气、氢气等物质反应思考

小声议论

小组依据方法导引讨论

[学生归纳]：

1.是一种灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体；

2.加热与氧气等物质反应；

3.高温可以与氢气反应

做笔记

思考

22

[阅读P104第三24段]尝试写硅与Ｆ２、HF反应的化学 [质疑]硅有什么特殊的性质？

方程式

做笔记

[PPT课件展示板书]常温化学性质稳定；

只能与Ｆ２、HF、强碱反应的化学方程式：

SiOSiOSi2H高温SiH对材料的重要性有所认识，激发学生的学习动机； 了解“硅酸盐工业”、传统无机非金属材料，对本节知识有一个大致的了解。

引导学生进入新课学习状态。

设疑

学习方法学习

互相学习

培养综合、分析、和化学院表达能力

知识整理，使之条理化、系统化

引起重视

巩固化合价和化学方程式书写

知识整理，

[质疑]硅是现代电子科技的基础，它的制取原料是什么？怎样制得单质硅？

[PPT课件展示板书]硅的制取

[分析]此反反应的氧化剂和还原剂

[讲解]这样制取的单质硅还不能用于半导体材料，需进一步提纯，怎样提纯粗硅？我们在习题中会涉及，希望同学们留意。

[提问]：硅有哪些用途？

[复习]我们都非常熟悉二氧化碳，二氧化碳有哪些物理化学性质？

[展示]沙子、水晶饰物

[讲解]沙子，水晶的主要成分都是SiO2

[质疑]从物质的分类看，二氧化硅属于哪类物质？可能具有什么性质？

[指导讨论]

[评价]

[启发]每个学生都有共同的特称，也有

思考

[阅读P104第4、5、段]

做笔记

学生分析

[阅读P105第2段] 学生归纳

学生展示材料：变压器中的硅钢

思考

讨论

回答：气体、酸性氧化物，可与水、与碱、与碱性氧化反应

。

观察

思考

分组讨论

一个学生代表回答，另一个学生代表评价

写化学方程式

使之条理化、系统化

利用学生普遍关注的电脑，激发探究兴趣

知识整理，使之条理化、系统化

巩固氧化还原反应

激发学生课后探究的兴趣

培养归纳能力

直观巩固

巩固知识、转入新授

直观教学

巩固物质性质学习的一般思路：判断类别、推测性质

培养学生的评价能力

巩固基础

各自的特点，所以构成了我们多彩的集思考

关注注意事物的体，同样，物质的共性和特殊性也构成写化学方程式

特殊性和普遍性

了多彩的世界，二氧化硅又有什么特殊

联想Si+F2的反性？试写出二氧化硅与HF反应的化学方

应，巩固知识，程式；

加深联系

[思考]二氧化硅有什么用途？这些用途[阅读P105第6

体现了二氧化硅的哪些性质？

段] 培养自学能力

展示光纤等实物

归纳整理

[启发]我们使用INTERNET时，数据阅读P106-P107 激发求知欲

都是光纤传送的，什么是光纤？怎样理思考

加深印象

解这样的标语“光纤无铜，偷盗无用”？

回答

加强理解

光纤通讯和电缆通讯相比有什么优点？思想品质教育

3.光纤利用了石英的什么性质？ 体会科技进步的[PPT课件展示板书]二、二氧化硅与光纤

作用

[引入]我国的陶瓷举世闻名，那么你们学生代表宣读本组培养学生收集、知道我国陶瓷的发展历史吗？

的小论文

处理信息的能力

其他小组代表补爱国主义教育

充；学生评论阅读

课本106页到107

页最后。

[讲解]我国的水泥、玻璃的产量大、品

种丰富，排在世界前列。

聆听

[展示各种玻璃、陶瓷、水泥实物]

观察

阅读课本106页到培养对比学习方

107页最后。

法

列表比较玻璃、陶

瓷、水泥的组成、

[PPT展示传统的无机非金属材料对比] 成分、特点、用途；

寻找不足

对比自己的表格

作笔记

[讲解]无机非金属材料的发展有千年的

历史，现代无机非金属材料的研究取得

了什么进展？

[小活动]取出打火机中的打火装置，把实践

感性认识加深对点火端对着手指头，摁下开关

阅读P108 压电陶瓷的认识

学生归纳高温结构

陶瓷、生物陶瓷、对比分析、归纳

压电陶瓷的种类、能力培养

性质和用途

练习：见附录１

[概括、整和]见附录２

拓展资料见附录３

练习巩固

及时巩固＼突出重点

思路整理：我 及时归纳学们做了什么？学了习方法和内容

什么？

课后阅读

了解生活

培养探究学习的兴趣

板书计划：

一：半导体材料与单质硅

1、硅的物理性质：优良的半导体材料

2、硅的化学性质：常温性质稳定，高温可与氧气等反应



Si + O2 SiO2 Si + 2F2 =SiF4

Si + 4HF = SiF4

↑+ H2↑

Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑

3、硅的制取

SiO2 + 2C Si + 2CO↑

4、硅的主要用途：作半导体材料；制造太阳能电池；制造硅合金等。 二：二氧化硅与光导纤维

1、二氧化硅的物理性质

2、二氧化硅的化学性质

SiO2 + 2NaOH == Na2SiO3 + H2O SiO2 + CaO CaSiO3 SiO2 + 4HF = SiF4↑ + 2H2O 3、光导纤维：主要原料是二氧化硅；通讯量大，原料来源广泛，不怕腐蚀，博保密性好

4、二氧化硅的用途：制造电子元器件、光学仪器、精密仪器轴承、光导纤维、石英钟、工艺品、玻璃等。

三、无机非金属材料

1、传统的无机非金属材料：玻璃、水泥和陶瓷

2、新型无机非金属材料：高温结构陶瓷、生物陶瓷、压电陶瓷

（四）课后作业：

1.Ｐ１０９练习与活动１，２，３

2.查找资料，了解粗硅的提纯

三、教学后记

（一）课后反思

（1）本节课主要从学生熟悉的日常生活用品入手，联系生活比较紧密，学生学习积极性高．＂现实有用＂的学习成为一个学习的重要动机，化学课堂应该成为体现化学实用性的场所，以此强化学习动机。

（2）应该提供一些视频资料或参观玻璃、水泥、陶瓷生产企业，更直观形象，也能激发学生思考化学原理与应用的差距，更能激发学习热情。

（二）案例评析

附录1 1．制水泥和玻璃时都需要用的原料是（ ）

（A）粘土 （B）石英 （C）石灰石 （D）纯碱

2.若加热使烧碱熔化，应选择的坩埚是

A 石英坩埚

B普通玻璃坩埚

C 生铁坩埚

D陶瓷坩埚

3.下列关于硅的描叙，不正确的是

A 硅是地壳中含量最多的非金属元素

B硅是优良的半导体材料

C 硅单质可以与HF反应

D在自然界，没有游离态的硅

4.下列物质中，不是水泥的主要成分的是

A 3CaO•SiO2

B2CaO•SiO2

C 3CaO•Al2O3

DNa2O•SiO2 5.下列关于二氧化碳和二氧化硅的描述，正确的是

A

都是酸性氧化物，都不能与酸反应

B在固态时都是硬度大、熔点高

C 二氧化碳由分子组成，二氧化硅由原子组成

D都能和水反应生成对应的酸

6.新型无机非金属材料TiC、B4C、Si3N4等非氧化物陶瓷，合成这些物质须在高温下进行，在合成工艺上必须注意

A 通入充足的氧气

B直接在空气中制取

C 可在氩气中进行

D通入少量的氧气

随堂检测答案 1.C 2.（C） 3.（A） 4.（D） 5．B 6 C

附录2 以图4-1-1入手导出硅在自然界的

存在，引入课题。

通过已学知识推导硅、二氧化硅的

的性质。

探究Si的性质

探究二氧化硅的性质。

从分类的观点和已学知识，通过与CO2、Si+F2类比推导二氧化硅的性质

运用性质决定用途的观点，巩固物质的性质。

论归纳无机

非金属单质

性质。

通过小组讨通过类比，确定Si的一般性质、并学习硅的特性（可与F2、HF、 NaOH等反应。

通过CO2类比推导，SiO2与NaOH、CaCO3反Si+F2类比推导二氧化硅与HF反应

结合图片、实物、常识总结硅的用途

结合图片、实物、资料了解认识常见的无机非金属材料

附录３

水泥的标号

水泥在空气中硬固后，具有抗压强度，以kg／cm2来计算。把水泥与沙子以1：2．5的比率混合制成砂浆试样，此试样在水中养护28天时所具有的抗压强度数值，被称为水泥的标号。例如，1份水泥与2．5份沙子混合制成的砂浆试样，在水中硬固28天后，测得其抗压强度为425 kg／cm2，此水泥的标号就为

425。水泥的标号越大，其性能越好。常用的硅酸盐水泥有325号、425号、525号和625号，一些高强度水泥，其标号可达1000以上。

2．玻璃玻璃是我们每天都可以见到的一种硅酸盐制品。

窗玻璃就是最常见的玻璃，这种玻璃被称为普通玻璃。制造普通玻璃的原料是纯碱、石灰石和石英。生产时，把原料粉碎，按适当的比率混合后，放入玻璃窑中加强热。原料熔融后发生了较复杂的物理变化和化学变化，其中的主要反应是：

Na2CO3＋SiO2 Na2SiO3＋CO2↑

CaCO3＋SiO2

CaSiO3＋CO2↑

在制造玻璃的过程中，如果加入某些金属氧化物，还可以制成有色玻璃。例如，加入Co2O3（氧化钴）后的玻璃呈蓝色，加入Cu2O后的玻璃呈红色。我们看到的普通玻璃，一般都呈淡绿色，这是因为原料中混有二价铁的缘故。

玻璃的种类很多，除上面所介绍的普通玻璃外，还有其他一些玻璃，如石英玻璃、光学玻璃，等等。表7-2列出了几种玻璃的特性和用途。

表7-2 几种玻璃的特性和用途

用途

窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯等

膨胀系数小、耐酸碱、强化学仪器；高压水银灯、石英玻璃

度大、绝缘、滤光

紫外灯等的灯壳

透光性能好、有折光和色眼镜片；照相机、显微光学玻璃

散性

镜、望远镜用凹凸透镜等光学仪器

耐腐蚀、不怕烧、不导电、玻璃纤维

不吸水、隔热、吸声、防太空飞行员的衣服等

虫蛀

耐高温、耐腐蚀、强度大、运动器材；微波通讯器钢化玻璃（玻璃质轻、抗震裂、隔音、隔材；汽车、火车窗玻璃钢）

热

等

3．陶瓷

种类

普通玻璃

特性

熔点较低

陶瓷在我国有悠久的历史。在新石器时代，我们的祖先就能制造陶器，到唐宋时期，制造水平已经很高。唐朝的“三彩”、宋朝的“钧瓷”闻名于世，流传至今。作为陶瓷的故乡，我国陶都宜兴的陶器和瓷都景德镇的瓷器，在世界上都享有盛誉。

制造陶瓷器的主要原料是粘土，制造陶瓷器的一般过程如图7-5所示。

陶瓷的种类很多，根据原料、烧制温度等的不同，主要分为土器、陶器、瓷器、炻器①等。例如，常见的砖、瓦属于土器，它是用含杂质的粘土在适当温度下烧制而成的；制瓷器的要求比较高，需要纯净的粘土作原料，烧制温度也相对高些，所以瓷器比陶器瓷体白净、质地致密。

一般烧制的陶瓷制品，表面比较粗糙，而且有不同程度的渗透性。为了弥补这一缺陷，常在烧制前在坯体表面涂一层釉，使成品光滑、不渗水。

陶瓷具有抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等许多优点，因此，陶瓷制品一直为人们所喜爱。从地下挖掘出的古代陶瓷器，历经数年仍保持其本色，不但成为人们欣赏的艺术珍品，对后人研究历史也有很大帮助。如今，陶瓷仍广泛应用于生活和生产中，如日常生活中的部分餐具，建筑中的砖、瓦，电器中的绝缘瓷，化学实验室中的坩埚、蒸发皿等，都是陶瓷制品。

彩

釉

日常生活中我们见到的许多陶瓷制品，表面光滑、不渗水，而且色彩丰富，非常漂亮。这是由于烧制前在坯体上涂了彩釉的缘故。在普通釉料中加入一些重金属离子，可制成彩釉（颜色可参考下表）。涂有彩釉的陶瓷制品绚丽多彩备受人们的喜爱。

金属烧制时的空气用量

（实际上是氧元素

气用量）

空气过量

空气不足

Fe 黄、红、褐、蓝、绿

黑

Cu 蓝绿

红

Mn 紫、褐

褐、黑褐

Cr 黄、绿、褐

蓝绿

Co 蓝、淡蓝

蓝