硅 无机非金属材料

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1、第4章元素与材料世界第1节硅无机非金属材料一、教材分析（一）知识脉络本节教材以无机非金属材料和硅单质及其化合物的性质两条线索相互交叉而展开，介绍了硅、二氧化硅的性质，硅单质的制法，硅、二氧化硅在计算机及通信等高技术领域的应用，常见的硅酸盐材料玻璃、水泥、陶瓷和新型无机硅酸盐材料的主要成分和用途。与旧教材相比，本教材加大了各种材料在社会日常生活中应用介绍的力度。（二）知识框架1．半导体材料与单质硅①单质硅的物理性质：②硅的化学性质：常温下不活泼，除氟气、氢氟酸和强碱外，一般不与其他物质反应。加热条件下，可与氧气反应。Si+O2加热=====SiO2Si+2F2===SiF

2、4Si+4HF===SiF4↑+2H2↑③硅的工业制法：工业上，用焦炭在电炉中还原SiO2得到含有少量杂质的粗硅后再提纯。SiO2+2C高温=====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。2．二氧化硅与光导纤维①物理性质②化学性质SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2OSiO2+CaO高温=====CaSiO3SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O③二氧化硅的用途：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。3．硅酸盐与无机非金属材料①玻璃、水泥玻璃水泥原料纯碱（Na2CO3）石灰石（CaCO3）

3、石英（SiO2）主要原料石灰石粘土辅助原料适量的石膏等原理高温下复杂物理化学变化高温下复杂物理化学变化化学方程式Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2主要成分及特性普通玻璃钠玻璃（Na2O·CaO·6SiO2）玻璃是非晶体，称为玻璃态物质无固定熔点，在某一温度范围内软化可加工成制品3CaO·SiO2硅酸三钙、2CaO·SiO2硅酸二钙、3CaO·Al2O3铝酸三钙②无机非金属材料：高温结构陶瓷、生物陶瓷、压电陶瓷等二、教学目标1．知识技能目标掌握硅、二氧化硅的物理化学性质，粗硅的制法。认识硅、二氧化硅作为无机非金属材料的特性

4、及其用途，了解硅酸盐等无机非金属材料的基本组成、性能、用途。2．方法与过程目标学习从不同的角度出发对常见材料进行分类的方法，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．情感态度与价值观目标通过对作为计算机、光通信等高科技关键材料的硅、二氧化硅等无机非金属材料的学习，利用学生对高科技的浓烈兴趣，激发学生对化学的兴趣，通过对我国从古到今，从烧制陶瓷到现代科技成就的介绍，培养学生的民族自豪感。三、重点、难点（一）知识上重点、难点硅单质及其化合物的性质，硅的制法（二）方法上重点、难点查阅收集相关资料的方法，多角度思维能力，归纳类比能

5、力。四、教学准备1．查阅相关资料，常见半导体材料有哪些？硅有哪些主要用途？2．光导纤维的主要成分是什么？光通信比普通电缆通信有哪些优点？光纤除用于通信外，还可用于哪些领域？3．查阅有关资料，说明消防员穿的棉布衣服为什么比普通棉布衣服不易着火燃烧？五、教学设计［引言］材料是人类生活必不可少的物质基础。材料的发展史就是一部人类文明史。没有感光材料，我们就无法留下青春的回忆；没有特殊的荧光材料，就没有彩色电视；没有高纯的单晶硅，就没有今天的奔腾电脑；没有特殊的新型材料，火箭就无法上天，卫星就无法工作。科技的发展和社会的进步往往受到材料的制约。一种新材料的发现可能会给社会带来革

6、命性的变化。新材料的不断涌现，旧材料功能的不断拓展，才使我们的世界日新月异，奔腾向前。［交流研讨］丰富多彩的物质世界，如各种日常生活用品，工农业设施，建筑，交通工具等等，你知道构成它们的材料有哪些？请你分别站在不同的角度，对它们进行分类。［学生回答、教师总结］构成它们的材料有：塑料、各种金属、木材、棉花、沙子、石头、水泥、玻璃、陶瓷、泥土等等……从来源分：天然材料、人工合成材料从导电性分：导电材料、半导体材料、绝缘体材料从物质类别分：无机材料、有机材料；金属材料、非金属材料从物质性质分：…………［过渡］站在不同的角度，对材料有不同的分类。今天我们学习第四章元素与材料世界

7、。［板书］第四章元素与材料世界［联想质疑］你能在沙子与计算机之间、沙子与计算机光通信之间建立起某种联系吗？（提示：沙子的主要成分是SiO2）［学生回答、教师总结］沙子――硅――芯片――计算机沙子――硅――芯片――计算机沙子――………―――光导纤维计算机光通信［过渡］高纯度的硅是常见的最重要的半导体材料，水泥、陶瓷、玻璃等是常见的重要的含硅无机非金属材料。［板书］第一节硅无机非金属材料一、半导体材料与单质硅［交流研讨］你知道的半导体材料有哪些？非金属单质有哪些相似的化学性质？［学生回答、教师总结］除硅外，常见的半导体材料还有锗、铟等。大多数