鲁科版高中化学必修一41《硅无机非金属材料》第一课时省一等奖教案.docx
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鲁科版高中化学必修一41《硅无机非金属材料》第一课时省一等奖教案
第4章元素与材料世界
第一节硅无机非金属材料(第一课时)
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。
(2)内容框架
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及其用途。
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。
3、重点、难点
硅二氧化硅的主要性质,硅的制法
4、教学过程
教学环节
教学活动
教学中可能出现的情况
设计意图
通过硅在生活中的应用,创设生活情景引入探讨课题
【媒体展示】日常生活用品,工农业设施,建筑交通工具等。
一组图片
【设问】丰富的物质世界,你知道构成它们的材料么?
【过渡】我们站在不同的角度,对材料有不同的分类。
【联想质疑】图片展示高科技芯片,传导电话光缆,化学实验室的玻璃仪器一组图片
【设问】它们是否与沙子存在一定的联系?
【过渡】高纯度的硅是常见的最重要的半导体材料,它与我们的生活密切相连。
这一节我们就来探讨硅无机非金属材料。
【板书】§4-1硅无机非金属材料
1.单质硅与半导体材料
1.硅的存在及物理性质
【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:
……
【学生回答】有联系
沙子---硅----芯片,光缆,玻璃仪器
通过自主思考看图片总结,使学生的分析归纳能力提高。
图片说明化学可以实现神奇的转化,激发学生学习兴趣。
通过设问,学生积极思考,理解硅广泛使用的原因,更好的理解性质决定用途。
【提问】硅与我们的生活密切相连,下面咱们来介绍一下硅
【思考】所学过的同素异形体有哪些?
【设问】在前面的学习中,我们已经探讨过许多非金属(如Cl2S
CN2)它们在化学性质方面有哪些相似之处?
【追问】硅作为典型的非金属单质,具有这些性质吗?
【板书】2.硅的化学性质
【交流研讨】通过以上学习,什么原因使硅成为现在使用广泛的半导体材料,而不是锗?
【板书】3.硅的应用
【追问】硅除作为半导体材料还有哪些用途?
【在追问】硅有这么重要的应用,自然界中没有游离态的硅,都是以化合态的形式存在,我们如何得到高纯的单质硅呢?
【板书】4.硅的制取
【归纳】硅在地壳中的含量居第二位,仅次于氧。
单质硅有晶体硅和无定形硅两种同素异形体。
晶体硅是灰黑色,有金属光泽,硬而脆的固体,导电性介于导体和绝缘体之间。
【学生回答】
O2和03石墨金刚石和C60
单斜硫和斜方硫白磷和红磷
【学生回答】
可与H2反应
可与O2反应
【归纳】硅的性质比较稳定
常温下:
不活泼,不与H2,Cl2
O2硫酸,硝酸等物质反应。
加热时:
可与O2反应。
【学生回答、教师总结】硅成为一种重要的半导体材料的原因是:
原料丰富易得,价格低,常温下化学性质稳定。
【学生回答教师整理】
硅除作为半导体材料用来制集成电路、晶体管、硅整流器外,还可制造太阳能电池,硅合金等。
硅合金用于制造变压器、耐酸设备等
【归纳】工业上是用焦炭在电炉中还原二氧化硅得到含有杂质的粗硅,再加以提纯。
引导学法,学会化学思维方式,能够根据相关知识进行合理推断,从而解决问题。
突出物质性质与材料应用的关系。
二氧化硅和光导纤维
通过二氧化硅的应用,引发学生的兴趣,了解其原理。
【板书】
二、二氧化硅和光导纤维
1.二氧化硅的存在和物理性质
【设问】在自然界哪些常见物质的主要成分是二氧化硅?
【追问】具有怎样的物理性质?
【设问】从物质分类角度来看,二氧化硅属于哪类物质?
它应该具有哪些化学性质?
【追问】酸性氧化物的通性有哪些?
【再追问】二氧化硅具有这些通性吗?
【板书】2.SiO2的化学性质
【交流研讨】过去人们曾应用CaF2粉末和浓H2SO4的混合物涂抹到玻璃上刻字作画,请说明原理。
【设问】1992年在美国曾提出一项关于通信方面的计划,大家知道是什么吗?
【板书】3.光导纤维
【阅读】
教材109页了解光导纤维回答以下问题
(1)光导纤维概念
(2)成分(3)原理
【学生回答】
常见的有沙子、鹅卵石、石英、水晶、玛瑙、翡翠
密度比较大,不溶于水
【学生回答】属于非金属氧化物酸性氧化物
应该有酸性氧化物的通性。
【学生回答】
可与水反应生成相应的酸
可与碱反应
可与碱性氧化物反应
【归纳】SiO2不与水反应
可与碱,碱性氧化物反应
特性:
常温下可与HF反应
【学生回答】
CaF2与浓H2SO4混合反应生成HF,HF可以刻蚀玻璃
【教师讲授】是“信息高速公路”计划,而光纤、光缆是信息高速公路的基石。
全世界总量超过1亿公里。
我国在1995年一年铺设了130万公里,全国已形成八横八纵的干线网。
中日、中美海底光缆已经开通。
另外,光纤还用于医学等许多方面,如肠镜、胃镜。
甚至可以利用内窥镜观察到心脏内部的情况。
【学生回答】
(1)简称‘光纤’
是利用光的全反射来传导光线的透明度极高的细线。
(2)成分是二氧化硅
(3)原理是利用光的全反射来传导光纤,为防止泄露,外面有外包皮层。
引导学生利用物质分类知识讨论物质的性质。
联系生活实际问题,引发学生的学习兴趣,开阔学生视野,也使学生懂得应用化学只是解决生活的中的问题。
课题总结
本节内容我们从生活实际出发,重点讨论了硅的主要性质和应用,二氧化硅的主要性质和应用
领悟回忆
促进学生总结归纳能力的提高。
第3章第4节海水中的化学元素
一、教材分析
(一)知识脉络
本节教材内容以海水中化学资源的开发利用为线索展开,简单介绍了海水中化学元素的种类和存在形式,重点介绍了金属镁的提取原理、重要的化学性质和主要用途;然后通过实验探究,得出溴和氯、碘的氧化性强弱关系,以此为启示,介绍溴单质的提取原理和主要用途。
(二)知识框架
(三)新教材的主要特点:
本节内容既承载了元素化合物知识,又使学生认识到开发利用海洋的重要性和艰巨性。
既关注了知识的获取、情感态度价值观的培养,又关注了海水化学资源综合利用的方向。
体现了新课程的基础性和时代性。
二.教学目标
(一)知识与技能目标
1、通过观察思考,交流研讨等教学活动,使学生认识镁单质的还原性和重要用途。
2、通过实验探究、交流研讨等教学活动,使学生认识到氯、溴、碘单质的氧化性和氧化性递变顺序及溴单质和溴的化合物的重要用途。
3、了解海水中微量元素的存在和应用及在工业生产和高科技领域的潜在价值,认识到综合开发利用海水化学资源的重要意义。
(二)过程与方法目标
通过对氯、溴、碘单质的氧化性和氧化性递变次序的活动探究,学会应用氧化还原反应原理设计实验,探究物质氧化性或还原性相对强弱的方法。
(三)情感态度与价值观目标
通过对海水中化学资源的开发利用的学习,使学生认识到海洋对人类的重要性,学会关注和珍惜自然资源。
三、重点、难点
(一)知识上重点、难点
重点:
金属镁的还原性;氯、溴、碘单质的氧化性和氧化性递变次序。
难点:
氯、溴、碘单质的氧化性和氧化性递变次序。
(二)方法上重点、难点
学会应用氧化还原反应原理设计实验,探究物质氧化性或还原性相对强弱的方法。
四、教学准备
(一)学生准备
预习:
第四节-海水中的化学元素。
重点思考“交流·研讨”中所提出的问题。
(二)教师准备
编制“活动·探究”活动报告及评价表。
第1课时
【引入】尝过海水的人都知道,海水又苦又咸,不能直接饮用。
看来,海水除了含有氢、氧元素外,一定还含有其它元素。
那么,海水中还含有哪些元素呢?
它们在海水中是以什么形式存在的?
它们在海水中的含量如何?
人们是怎样提取利用食盐的?
【指导阅读】阅读P92-P95第一部分:
海水——化学元素宝库。
【学生阅读后回答】海水中共含有80多种元素,这些元素大部分以盐的形式存在,它们在海水中的含量差异很大。
人类通过海水晒盐从海水中提取食盐,食盐不仅是常用的调味品,是人体必须的物质,更被誉为“化学工业之母”,在工业上,主要通过氯碱工业等进行综合利用。
【老师总结】教师点评并简单介绍氯碱工业(不要求掌握这部分内容)。
【设问】海水中镁的含量一般为1.28g/L,属常量元素。
目前,世界上有60%的镁来自海水,人们是怎样从海水中提取镁的呢?
【指导阅读】阅读P95-P96第二部分:
镁和海水提镁
【交流讨论】用多媒体投影下列讨论题:
1、简述海水提镁的基本方法和工业流程。
2、海水提镁要用到海滩上的贝壳。
那么,贝壳在生产流程中起什么作用?
其主要成分发生了怎样的化学变化?
3、从海水中的镁离子到金属镁,经历了哪些化学变化?
4、在用上述方法提镁的过程中,采取了哪些措施来提高经济效益?
这对你有什么启示?
【讨论作答】学生回答,教师点评。
1、海水提镁最基本的方法就是往海水里加碱,得到氢氧化镁沉淀,将沉淀分离出来后再加入盐酸把它变成氯化镁;之后,经过滤、干燥、电解,就可得到氯化镁。
高温
2、贝壳起到提供碱-消石灰的作用。
主要成分发生的化学变化有:
CaCO3======CaO+CO2↑CaO+H2O=Ca(OH)2
3、经历的化学变化有:
Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓
Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O
通电
MgCl2=====Mg+Cl2↑
4、
(1)就地取材-利用海滩上的贝壳
(2)节约原料-循环利用氯元素
<启示>:
一个真实的化学工业流程所考虑的问题远比我们想象的复杂。
它不仅考虑化学反应,还要考虑经济效益、环境保护等问题。
【讲述】海水提镁的原理较为简单,但在实际生产中,还有许多难题需要解决,主要是怎样除去杂质。
英国、美国、日本在这方面走在前列。
我国由于陆地天然菱镁矿资源丰富,目前主要是通过煅烧菱镁矿来制取镁,没有安排大量人力和物力开发海水提镁工作。
只是根据需要,每年利用制盐卤水生产一些氯化镁。
近年来,我国对海水提镁的开发,也进行了一些研究和试生产,取得了可喜的成绩。
镁是一种轻金属,其合金的强度高、机械性能好。
这些特性使金属镁成为制造汽车、飞机、火箭的重要材料,从而获得“国防金属”的美誉。
在冶金工业上,金属镁常用作还原剂和脱氧剂。
下面我们通过实验来进一步认识镁的化学性质。
【演示实验】取一段镁条,观察它的颜色。
用砂纸把表面的氧化膜擦净,观察金属镁的颜色和光泽。
用坩埚钳夹住镁条,点燃后伸入盛有二氧化碳的集气瓶中(集气瓶底部要放一些细沙或少量水),观察发生的现象。
并完成下表
实验内容
实验现象
实验结论或化学方程式
镁跟氧气反应
镁跟二氧化碳反应
【归纳总结】学生归纳,教师点评并板书。
镁的主要化学性质-还原性
1、与酸反应置换氢气
点燃
2、与氧气反应
3、与二氧化碳反应:
2Mg+CO2=======2MgO+C
<思考>由金属镁引起的火灾能否用泡沫灭火器灭火?
【课堂练习】P1001、2
【概括整合】归纳本节课所学的内容。
第2课时
【复习】镁的主要化学性质有哪些?
【引入】溴是海水中重要的非金属元素。
地球上99%的溴元素以溴离子的形式存在于海水中,所以人们也把溴称为“海洋元素”。
溴和氯、碘等元素在原子结构和性质方面具有一定的相似性,化学上常把它们放在一起研究。
前面我们学习过氯气,下面我们一起来探讨溴单质和碘单质的性质。
【演示实验】
<演示实验1>:
观察溴单质和碘单质的状态、颜色;取少量的溴单质和碘单质,分别观察它们在水、酒精和四氯化碳溶剂中的溶解情况和所形成溶液的颜色,把观察结果填入下表中:
物理性质
溴单质
碘单质
颜色
状态
溶解性和溶液颜色
水中
酒精中
四氯化碳中
<演示实验2>:
给碘锤加热,观察发生的现象。
【交流讨论】1、在保存溴单质和碘单质时应分别注意哪些问题?
2、碘容易升华的性质有什么重要用途?
【过渡】氯、溴和碘的单质除了具有以上物理性质之外,在化学性质方面有哪些相同和不同呢?
【活动探究】我们已经认识了氯气的强氧化性,请用氯水、溴水、碘水、氯化钠溶液、溴化钠溶液、碘化钾溶液,设计实验探究氯、溴、碘三种单质的氧化性强弱。
记录实验现象、实验结论或化学方程式。
你的实验方案与实验记录
实验内容
实验现象
实验结论或化学方程式
<思考>:
1、通过实验探究,你认为氯、溴、碘单质的化学性质有什么共同特点?
它们的氧化性强弱如何?
写出发生反应的离子反应方程式。
2、氯、溴和碘单质的氧化性强弱对于从溴化物中提取溴有何启示?
【指导阅读】阅读P98-P99,思考并回答下列问题:
1、海水提溴的化学反应原理是什么?
工业流程所经历的主要步骤有哪些?
2、溴及其化合物在工业、农业、医药等方面有哪些用途?
3、为了降低开发成本,海水化学资源的利用将走什么道路?
我国科学家在此领域取得了哪些成就?
【概括整合】根据P99的提示,概括整合本节内容。
【作业】P100-1013、4
【研究性学习课题】P1015、6
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