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    1. 無機非金屬材料的主角—硅2教學設(shè)計

      時間:2020-12-25 15:53:33 教學設(shè)計 我要投稿

      無機非金屬材料的主角—硅2教學設(shè)計

        知識與技能:

      無機非金屬材料的主角—硅2教學設(shè)計

       、倭私夤杷猁}的主要用途和組成。

       、诹私夤璧奈锢硇再|(zhì)和重要用途。

        ③掌握硅酸鈉的化學性質(zhì)。

        過程與方法:

        通過自主探究,培養(yǎng)學生自主學習的能力

        情感、態(tài)度 學習陶瓷、玻璃和水泥的有關(guān)知識,了解中華民族傳統(tǒng)文化,

        與價值觀培養(yǎng)學生的愛國主義情感,激發(fā)學生學習化學的興趣。

        教學重點:硅酸鹽的性質(zhì)和重要用途

        教學難點:硅的晶體結(jié)構(gòu)

        教學方法:閱讀法和比較法相結(jié)合

        教學準備:多媒體課件

        教學過程:第一課時【引言】中國譽稱“瓷國”。陶瓷是我中華民族一項最偉大的創(chuàng)造,具有悠久而輝煌的歷史。原始陶器大約是1萬年前出現(xiàn)在中國!疤铡弊鳛闅v史上第一種人造材料成為人類擺脫蒙昧的時代標志,秦兵馬俑的制造展示了當時制陶規(guī)模和高超的動手術(shù)與藝術(shù)水平。瓷器在東漢晚期發(fā)明,到寧朝形成了舉世聞名的“柴”、“汝”、“哥”、“鈞”、“定”、“官”幾大名窯,其制品工藝之精湛達到“青如天”、“薄如紙”、“聲如磬”的水平。而陶瓷主要含硅元素。

        秦兵馬俑和古陶器的圖片!景鍟咳、硅酸鹽

        1、硅酸鹽

       。1)定義:硅酸鹽是由硅、氧和金屬組成的復(fù)雜化合物的總稱。

       。2)物理性質(zhì):一般不溶于水。

        (3)化學性質(zhì):性質(zhì)穩(wěn)定,不易和別的物質(zhì)反應(yīng)。

       。4)硅酸鹽組成的表示方法:

        硅酸鹽種類繁多,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,為了方便記憶和計算,常用氧化物的形式表示硅酸鹽的'組成。書寫順序為:金屬氧化物、二氧化硅、水。若有兩種金屬氧化,則活潑的在前,較不活潑的在后。用氧化物形式表示下列硅酸鹽:

        鎂橄欖石[Mg2SiO4] 2MgOSiO2

        高嶺土[Al2(Si2O5)(OH)] Al2O32SiO22H2O

        正長石[K2Al2Si6O16 ] K2O Al2O36SiO2

        請用氧化物的形式表示硅酸鈉[Na2SiO3]、鎂橄欖石[Mg2SiO4]、高嶺土[Al2(Si2O5)(OH)4]的組成,一學生寫在投影片上。Na2OSiO2

        2MgOSiO2

        2、硅酸鈉

        硅酸鹽種類很多,大多難溶于水,可溶性硅酸鹽,最常見的是Na2SiO3。它的水溶液俗稱水玻璃,又稱泡花堿。

       、傥锢硇再|(zhì):水溶液是一種無色粘稠的液體。

       、诨瘜W性質(zhì):

        Na2SiO3+2HCl=H2SiO3 +2NaCl Na2SiO3+ H2O+CO2= H2SiO3 + Na2CO3

       、蹜(yīng)用:

        可做肥皂填料、木材防火劑及黏膠劑。實驗室里用于制H2SiO3,工業(yè)上可制成硅酸凝膠,處理后就得硅膠,硅膠是一種很好的干燥劑和催化劑載體。

        實驗4-2:Na2SiO3的防火作用【過渡】從古到今,人類創(chuàng)造性的生產(chǎn)出了幾大類硅酸鹽產(chǎn)品,它們給人類的生活帶來了巨大的變化。

        3、傳統(tǒng)的硅酸鹽材料

        (1)陶瓷

       、僦品ǎ禾沾墒且责ね翞樵希(jīng)高溫燒結(jié)而成。

       、诜诸悾禾沾墒翘掌骱痛善鞯慕y(tǒng)稱。陶瓷的種類很多,根據(jù)原料、燒制溫度等的不同,主要分為土器、陶器、瓷器和炻器等。

        陶器:用一般的粘土制成形體,干燥后在窯內(nèi)于1000℃以下的溫度下燒結(jié)而成的。陶器表面粗糙,有多孔,容易滲水。為了彌補這一缺陷,常于燒制前在坯體表面涂上一層釉,使成品光滑、不滲水。常用陶器有缸、盆、壇。

        瓷器:是用純凈的粘土加入一定量的石英和長石粉末,制成坯、干燥、上釉,在窯內(nèi)于1200℃~1400℃的高溫下燒結(jié)而成的,如瓷壺、瓷杯、瓷碗等。瓷器質(zhì)地致密,不滲水。

        炻器:是介于瓷器和陶器之間的一種陶器制品,如沙鍋、水甕等。

       、厶匦裕禾沾删哂锌寡趸、抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣好等性質(zhì),制作時易加工成型。

        (2)玻璃

       、僦饕希菏ⅰ⑻妓徕c、石灰石

       、谏a(chǎn)原理:

        SiO2 + Na2CO3 =Na2SiO3 + CO2 SiO2 +CaCO3=CaSiO3 + CO2

        ③特性:玻璃通常為表面光滑、致密、硬而脆的固體。

        在高溫時逐漸軟化甚至變?yōu)橐后w。高溫熔融的液態(tài)玻璃能抽成細絲。有的玻璃為無色,有的玻璃有藍色、綠色或棕色等。無色玻璃透光性好,有色玻璃透光性差。一般玻璃不導電,導熱性也很弱。

        (3)水泥

       、僦饕希赫惩痢⑹沂;輔料:石膏

        ②普通水泥主要成分:

        硅酸三鈣(3CaOSiO2) 、硅酸二鈣 (2CaOSiO2)、鋁酸三鈣 (3CaOAl2O3)

       、厶匦裕核嘤兴残浴

        水硬性是細粉狀水泥遇水后變?yōu)閳杂、塊狀固體的性質(zhì)。與水泥的水硬性相對應(yīng)的變化叫做水泥的硬化。石膏能延緩水泥的硬化速率。

        4、新型硅酸鹽材料——具有特殊功能的含硅材料

        (1)碳化硅:

        具有金剛石的結(jié)構(gòu),硬度很大,可以用作砂輪、砂紙的磨料。

       。2)硅鋼:

        含4%硅的硅鋼,具有高導磁性——變壓器鐵芯。

       。3)硅橡膠:

        人工合成的硅橡膠,在高溫或低溫下都能保持良好的彈性——制造火箭、導彈、飛機的零件;絕緣材料。

       。4)分子篩:

        人工制造的分子篩,具有均勻微孔結(jié)構(gòu),主要用作吸附劑和催化劑。【科學視野】學生自己閱讀科學視野,了解新型陶瓷和土壤膠體。

       。5)新型陶瓷:高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、壓電陶瓷、透明陶瓷、超導陶瓷。

        5、土壤膠體: 膠體顆粒表面積大,帶負電,有保肥作用!具^渡】硅在地殼中的含量為27.72%,僅次于氧居第二位,所以硅的化合物隨處可見。人類雖然在一萬年前制出了陶器,五千年前古埃及人發(fā)明了玻璃。而人類真正認識硅元素是在1823年由瑞典化學家貝采利烏斯用金屬鉀還原四氟化硅時獲得單質(zhì)硅的。

        四、硅單質(zhì)

        1、硅單質(zhì)的分類:硅單質(zhì)分為無定形硅和晶體硅兩類。

        2、晶體硅的性質(zhì)

        (1)結(jié)構(gòu):類似金剛石

       。2)物理性質(zhì):灰黑色固體,有金屬光澤;熔點高、硬度大、有脆性,導電性介于導體和絕緣體之間,是重要的半導體材料,是信息技術(shù)的關(guān)鍵材料。

       。3)化學性質(zhì):常溫下化學性質(zhì)、不活潑

       、俟韬脱鯕夥磻(yīng):Si+O2 SiO2

        ②硅和強堿反應(yīng):Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2

        3、制法: 用適量碳還原二氧化硅得到粗硅。將粗硅與氯氣在高溫下反應(yīng),得液態(tài)不純的四氯化硅,經(jīng)分餾提純用氫氣還原即可得純硅。

        2C+SiO2 Si+2CO↑ Si+2Cl2 SiCl4 SiCl4+2H2 Si↓+4HCl

        4、用途:良好的半導體材料——計算機芯片、光電池(太陽能電池)。

        〖板書設(shè)計〗二、硅酸鹽

        1、硅酸鹽概述;

        2、硅酸鈉;

        3、傳統(tǒng)的硅酸鹽材料

        4、新型硅酸鹽材料——具有特殊功能的含硅材料

        三、硅單質(zhì)

        1、硅單質(zhì)的分類:分為無定形硅和晶體硅兩類。

        2、晶體硅的性質(zhì);

        3、制法:

        4、用途:

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