高中化学 第4章 元素与材料世界 第3节 复合材料教案1 鲁科版必修1Word文档格式.docx
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［点评］将教材中的金属与碳改为水泥与石棉，更符合复合材料的概念。
［板书］二、形形色色的复合材料
1．生产生活中常用的复合材料
［交流研讨］图4－3－4给出的是一些生产、生活中常见用品的图片，这些用品都是由一种叫作玻璃钢的复合材料制成的。
请同学们讨论：
玻璃钢克服了玻璃、合成树脂的哪些缺点？
它具有哪些优良特性？
请尽可能多地列举出它的用途。
［板书］
［讲述］玻璃钢克服了玻璃易碎、密度较大，合成树脂强度不够高的缺点，它具有强度高、密度小、韧性好、耐腐、耐磨、耐撞、绝缘、产品美观、制造方便等优良特性。
可广泛用于制作小型娱乐设施、管道、小舟、化工设施、小型建筑等
［阅读、交流研讨］制作羽毛球拍的材料由最初的木头、金属，现已广泛使用碳素纤维复合材料，碳素纤维复合材料有哪些优越性？
［过渡］复合材料不仅广泛用于工农业生产、日常生活，还广泛用于航空航天等尖端科学领域。
［板书］2。
航空航天领域的复合材料
［阅读总结］复合材料在航空航天领域有哪些具体的应用？
复合材料正向着什么方向发展？
［概括整合］什么是复合材料？
复合材料的基本组成是怎样的？
各部分分别发挥什么作用？
为什么要生产复合材料？
元素及其化合物的组成和性质与复合材料性能的关系如何？
2019-2020年高中化学第4章元素与材料世界第一节硅无机非金属材料教案鲁科版
知识与技能：
1．了解硅在自然界的存在、含量；
2．了解单质硅的主要性质、工业制法、主要用途；
3.掌握二氧化硅的性质；
4.初步培养学生自主查阅资料的能力和阅读能力；
5.初步培养学生对新旧知识进行比较、归纳、推断的逻辑思维能力。
过程与方法：
1．自主学习；
2．活动探究：
通过碳与硅、二氧化碳与二氧化硅新旧知识的比较、设疑引导，变
教为诱、变教为导的思路教学法。
情感、态度与价值观：
1．使学生掌握学习元素化合物知识的一般顺序和正确方法；
顺序：
2．通过学习单质硅、二氧化硅的广泛用途后，使学生认识化学学科的魅力，激发
学生的学习知识的内需和兴趣。
教学重点：
硅、二氧化硅的化学性质
教学难点：
二氧化硅的结构
教学用具：
投影仪、水泥、水晶、玛瑙、陶瓷、玻璃、硅芯片、硅、光缆、盐酸、
硫酸、硝酸、氢氟酸、二氧化硅、试管等
教学过程：
[引入新课]（实物展示）水晶、玛瑙、陶瓷、玻璃、硅芯片、光缆
[讲解]这些物质的主角是硅元素，它们都是硅元素的单质和化合物。
[板书]第1节硅无机非金属材料
单质硅
[推进新课]请学生描述硅的物理性质。
[学生]灰黑色、有金属光泽。
[讲解]很好，单质硅导电性介于导体和绝缘体之间，是重要的半导体材料。
[板书]一、半导体材料和单质硅
1.硅的物理性质
[引导]让学生在元素周期表中寻找碳、硅两元素的位置，然后请学生板演它们的原
子结构示意图，比较它们结构的异同。
[学生]最外层电子数相同，半径不同。
[讲解]两者最外层都是4个电子，在反应时不易得失电子，故常温下C、Si的化学
性质都比较稳定，由于两者的半径不同，故化学性质也有差别。
（投影）完成下列表格
C
Si
1.与氧气反应
2.与盐酸溶液反应
3.与氢氟酸反应
4.与浓硫酸反应
5.与强碱溶液反应
（请学生完成有关碳的性质的方程式）
[学生]1.C+O2CO22C+O22CO
4.C+H2SO4CO2↑+SO2↑+2H2O
2、3、5不反应
[板书]2.硅的化学性质
[讲授]1.Si+O2SiO2
2、4不反应
3.Si+4HF====SiF4↑+2H2↑
5.Si+2NaOH+H2O=====Na2SiO3+3H2↑
[板书]3.硅在自然界中的存在
（学生阅读、回答下列思考题）
（投影）思考题：
硅在自然界中的含量怎样？
硅元素在自然界中的存在形式如何？
地壳中硅元素以哪几类物质存在？
[板书]4.硅的冶炼、用途
[讲解]工业上用焦碳在电炉中还原二氧化硅制得粗硅。
[板书]SiO2+2CSi+2CO↑
[讲述]该反应除了得粗硅外，另一产物是一氧化碳，而不是二氧化碳。
粗硅是含有
少量杂质的硅，经提纯后可得高纯度的硅，是重要的半导体材料，可用以集成电路、
制造硅整流器、变压器的铁芯等方面。
[板书]二、二氧化硅与光导纤维
1.二氧化硅的存在
（学生阅读材料了解二氧化硅的俗名，在地壳中的含量）
（实物展示）水晶、石英坩埚、一段光缆
[板书]2.二氧化硅的物理性质
[讲述]它们的主要成分都是二氧化硅，根据已有的知识和日常的经验，请同学们思
考二氧化硅有哪些主要物理性质且与二氧化硅比较。
[学生]二氧化硅是无色、难溶于水、坚硬、难熔的固体。
[引导]碳、硅单质在物理性质方面有相似之处，形成的氧化物的物理性质却有很大
的差别，原因是什么？
[板书]3.二氧化硅的结构
（投影）二氧化硅、干冰的结构模型
[讲解]二氧化硅晶体是由许许多多的硅原子与氧原子通过牢固的作用力结合而成
的空间网状结构，二氧化硅晶体中不存在单个分子。
而干冰由许许多多的二氧化碳
分子通过微弱的作用力形成的晶体，二者之所以物理性质有差别，根本原因在于它
们的晶体结构不同。
[提问]从物质类别看，二氧化硅属于哪一类物质？
[学生]酸性氧化物。
[板书]4.二氧化硅的化学性质
[引导]酸性氧化物可能有哪些化学性质？
完成下列方程式：
CO2+H2O===CO2+CaO====CO2+NaOH====
SiO2+H2O===SiO2+CaO====SiO2+NaOH====
SiO2具有酸性氧化物的一些通性，能不能与酸反应呢？
[活动探究]二氧化硅分别与盐酸、硫酸、硝酸、氢氟酸作用
[学生]二氧化硅与氢氟酸能反应，与其他酸不反应：
[板书]SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O
[强调]氢氟酸是唯一能与二氧化硅反应的酸。
[板书]5.二氧化硅的用途
（请学生阅读教材，说说二氧化硅的用途）
[学生]用作电子部件、光学仪器、压电材料、通讯光缆等。
（课后请学生上网查阅资料）
[课堂小结]这节课我们学习了一种非金属元素硅的单质及其氧化物，了解了它们的
重要性质，也知道了它们在工农业生产与信息工程、IT产业中的重要作用。
同学
们，知识是无穷的，它可以帮助我们认识世界，也可以帮助我们创造未来。
作业：
书P113-1141、2
板书设计
第1节硅无机非金属材料
一、半导体材料和单质硅
2.硅的化学性质
3.硅在自然界中的存在
4.硅的冶炼、用途
SiO2+2CSi+2CO↑
二、二氧化硅与光导纤维
2.二氧化硅的物理性质
3.二氧化硅的结构
4.二氧化硅的化学性质
5.二氧化硅的用途
第1节硅无机非金属材料（第二课时）
[三维目标]
知识和技能
1．掌握硅酸钠的用途；
2．了解传统硅酸盐产品的用途；
3．了解新型无机非金属材料的用途及发展前景。
过程和方法
1．在教师的指导下，学生通过看教材、上网查资料的自主学习方法实施教学；
2．通过实验，探究物质的用途实施教学。
情感、态度与价值观
1．通过对传统无机非金属材料的学习，使学生了解中华民族深厚的文化底蕴，培养学生爱国主义情感；
2．通过实验探究，培养学生的观察能力、思维能力和推理能力。
[教学设计]
使学生真正认识到硅酸盐工业与人类生产、生活密切相关
激发学生的求知欲
教具准备：
普通玻璃、红色玻璃、蓝色玻璃、水、水泥、滤纸、Na2SiO3溶液、NaOH溶液、Na2CO3溶液、酒精喷灯、坩埚钳、玻璃管、多媒体。
[教学过程]
[引入新课]同学们，随着我们国家综合实力的提高，“CHINA”，这个名字在全世界的声望也越来越高，这是每个中国人值得骄傲的，“CHINA”这个单词的原意是什么?
[学生]瓷器。
[推进新课]对。
中国有着五千年的文化底蕴，是世界上最早制造和使用陶瓷、玻璃等硅酸盐产品的国家，这一点可以从出土的文物得到见证。
这堂课，我们一起来了解一下硅酸盐及其产品——无机非金属材料。
[板书]三、硅酸盐与无机非金属材料
[展示]玻璃、水泥、陶瓷、水玻璃。
[讲解]这些都是硅酸盐产品，它们有着悠久的历史，统称传统无机非金属材料。
[板书]1．传统无机非金属材料
[讲解]最简单的硅酸盐是硅酸钠，易溶于水，水溶液俗称水玻璃。
[知识拓展]趣味实验：
烧不着的纸
准备一张干燥的滤纸、一张浸过饱和硅酸钠溶液且已凉干的滤纸。
请一个学生上台做燃烧实验。
[讲解]烧不着的一张是浸过饱和硅酸钠溶液的，硅酸钠有什么作用?
[学生]硅酸钠有防火作用。
[讲解]铁路上铺设的枕木多是用水玻璃浸过的，常年风吹日晒也不腐烂，为什么？
[学生]硅酸钠有防腐性。
[讲解]硅酸钠溶液还有一定的黏性，可作黏合剂·
[板书]硅酸钠防火剂、防腐剂、黏合剂
[展示]让学生观察盛硅酸钠溶液试剂瓶的瓶塞。
[学生]是橡皮塞，不是玻璃塞。
[讲解]如用玻璃塞，时间长了瓶塞与瓶口就黏在一起，不易打开。
[展示]展示氢氧化钠溶液的试剂瓶。
[提问]氢氧化钠溶液的试剂瓶，为何也用橡皮塞?
[学生]氢氧化钠溶液与玻璃中的二氧化硅反应生成有黏性的硅酸钠。
[板书]玻璃
[讲解]我国在3000多年前就开始使用玻璃，直到现在，玻璃仍有它的一席之地，绽放出无穷的魅力。
（多媒体播放）玻璃饰品、化学玻璃仪器、幕墙
[讲解]玻璃这种传统的无机非金属材料，在日常生活和工农业生产中发挥着很大的作用。
工业上怎样制玻璃呢?
[阅读]指导学生阅读教材P110~111。
[板书]制玻璃的原料：
纯碱、石灰石、石英
制玻璃的反应：
CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑
Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑
玻璃的成分：
CaSiO3、Na2SiO3、SiO2的融合物
[实验]取一根普通玻璃管放在酒精喷灯上灼烧后，用力拉，观察现象。
[学生]玻璃慢慢软化，可拉细。
[讲解]实验用的滴管就是这样做的。
玻璃没有围定的熔点，只能在一定的温度拖围内软化。
[实验]从侧面观察一块普通玻璃，它是呈绿色的，为什么?
[学生]含有二价铁的缘故。
[展示]一块红色玻璃，一块蓝色玻璃。
[提问]什么原因造成这些玻璃与普通玻璃颜色不同?
[学生]含有不同的添加物：
红色——含氧化亚铜；
蓝色——含三氧化二钴。
[提问]请根据生活经验，说一下普通玻璃的优缺点？
[学生1]避光性好，但易碎，且易伤人。
[学生2]普通玻璃不耐热，受热易炸碎。
[学生3]玻璃容器受热易软化，变形。
[讲解]为了使普通玻璃“弃恶扬善”，科学家进行了深入的研究与探索，制成了具有特性的特种玻璃，如：
钢化玻璃、铅玻璃等。
（投影）
种类
特性
用途
普通玻璃
钢化玻璃
铅玻璃
石英玻璃
玻璃纤维
[板书]水泥
[讲解]水泥浆是重要的建筑材料。
没有水泥，高楼大厦、公路桥梁都成了“无米之炊”。
[实验]在盛有适量水泥的烧杯中加入一定量的水，搅拌后放置一会儿，观察现象。
[学生]水泥不溶解，很快凝固变硬。
[阅读]指导学生阅读教材P111，回答问题。
[板书]水泥的主要成分：
3CaO·
SiO2、2CaO·
SiO2、3CaO·
Al2O3
性质：
水硬性
[提问]目前，我国已成为世界上水泥生产大国。
解放前，我们把水泥称为“洋灰”，说明什么?
[板书]陶瓷
[提问]我国的哪些地方可称为“陶都”?
[学生1]江苏宜兴。
[学生2]江西景德镇称为“陶都”。
[讲解]对。
陶器的产生是人类发展史上的一个里程碑，是人类最早不用大自然现成材料而制成的器具。
制陶技术可以说是最古老的材料技术，是人类材料技术的发端。
陶器是新石器时代开始的标志。
我国陕西临潼出土的秦始皇兵马俑被人们称作为“世界奇观”之一，它们就是在烧成的陶胎上进行彩绘而制成的，其工艺水平令世人叹为观止。
普通陶瓷制品机械强度小，易碎，易渗透。
随着现代技术的迅猛发展，对材料的要求越来越高，一些具有特殊结构和功能的新型无机非金属材料相继研制出来了。
[板书]2．新型无机非金属材料
[阅读]指导学生阅读教材P112，完成下表。
（投影）几种新型非金属材料的性能和用途：
性能
高温结构陶瓷
生物陶瓷
压电陶瓷
[课堂小结]我们这堂课学习无机非金属材料的内容，在材料领域中是“沧海一粟”。
现在，科学家对材料的研究已由宏观进入微观，如“纳米”材料的诞生。
人类的智慧是无穷无尽的，同学们，希望你们好好学习，发挥你们的聪明才智，将来在材料研究方面大显身手，为人类造福。
[作业]P1143
[板书设计]三、硅酸盐与无机非金属材料
1．传统无机非金属材料
2．新型无机非金属材料
第2节铝金属材料（第一课时）
1．掌握铝的重要物理性质和化学性质；
2．了解铝的用途，体会性质决定用途。
过程与方法
采用实验教学法和问题教学法，通过观察、思考、分析、交流等方式进行教学。
1．通过介绍铝的两性，使学生学会用辨证的观点看待问题和分析问题；
2．通过实验的魅力，激发学生学习化学的兴趣。
铝与氢氧化钠溶液反应
铝与氢氧化钠溶液反应的分析
滤纸、带铁圈的铁架台、粗铁丝、含细纱的蒸发皿、铝粉、氧化铁粉末、
铝铂、氯酸钾、镁条
[引入新课]打开元素周期表，在已经发现的110多种元素中，大约有4/5是金属。
金属在社会发展进程中，起着非常重要的作用。
如：
青铜时代，铁器时代在历史上
留下光辉的一页。
钢铁是工农业生产的基础，即使在新教材层出不穷的今天，金属
仍然有它不可取代的地位。
我们日常生活中经常接触到各种各样的金属，因此，了
解金属的性质是非常有必要的。
[板书]第2节铝金属材料
［推进新课］铝是地壳中含量最高的金属元素，仅次于氧和硅，是一种非常重要的金属。
（实物展示）请学生观察，再结合平时的生活经验，说说铝的物理性质。
[学生1]银白色、质软、轻。
[学生2]能导电、导热、可压成薄膜。
[板书]1．铝的物理性质
颜色：
银白色
质地：
软
密度：
小，是一种轻金属
熔沸点：
较高
能导电、导热，有延展性
[提问]在金属活动顺序表中，铝位于氢之前，是一种比较活泼的金属，它为什么不用放在煤油中保存？
（学生阅读课本）
[板书]2．铝的化学性质
[学生]铝能与氧气反应，常温下，铝被空气中的氧气氧化，在表面生成一层致密的氧化物保护膜，使里面的金属不再被氧化。
［讲述］正因为这层保护膜，铝壶可用来烧水。
［实验演示1］铝与氧气反应。
[思考题]火柴的作用是什么？
为什么要到火柴烧尽时立即插入氧气瓶，而不能过早插入？
集气瓶中细纱的作用是什么？
[板书]①与氧气的反应，现象：
发出耀眼的白光，放出大量的热
4Al＋3O22Al2O3
用途：
燃烧弹、信号弹、火箭推进剂。
[引导]铝还可以与其他非金属反应，如氯气、硫等，写出方程式。
[学生]2Al+3Cl22AlCl32Al+3SAl2S3
[演示实验2]铝与氧化铁反应
[思考题]镁条、氯酸钾的作用是什么？
纸漏斗为何要湿润？
[板书]②与氧化铁的反应，现象：
反应剧烈，发出耀眼的光芒。
2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe（铝热反应）
铝热剂
野外焊接钢轨。
[讲述]铝热反应的条件是高温，镁条、氯酸钾是引发该反应发生的，铝热反应本身是放热反应，反应过程中要放出大量的热，使生成的铁熔化。
[提问]属于什么基本反应类型？
[学生]置换反应。
[讲授]铝与大多数金属一样，能与盐酸、稀硫酸反应，写出离子方程式。
[板书]③与酸反应
[学生]2Al+6H+=====2Al3++3H2↑
[讲述]铝在浓硝酸、浓硫酸中，发生钝化。
铝与稀硝酸反应不产生氢气，和铜与稀硝酸反应一样放出NO气体。
铝还能与强碱溶液反应，这是大多数金属没有的性质。
[板书]④铝与氢氧化钠溶液的反应
2Al+2NaOH+6H2O===2Na[Al（OH）4]+3H2↑
四羟基合铝酸钠
[讲授]四羟基合铝酸钠是一种配位化合物，其中[Al（OH）4]-是由中心体和配位体构成的复杂离子，是一个整体。
请将上述方程式改写成离子方程式，指出氧化剂、还原剂。
[学生1]2Al+2OH-+6H2O===2[Al（OH）4]-+3H2↑
[学生2]氧化剂：
H2O还原剂：
Al
[小结]通过上述学习，我们知道铝既能与强酸溶液反应，又能与强碱溶液反应，铝既有金属性，又具有非金属性。
[例题剖析]
1．两份铝屑,第一份与盐酸反应，第二份与氢氧化钠溶液反应，产生氢气体积比为1∶2，则两份铝的质量比为（）
A.1∶1B.1∶2C.1∶3D.1∶4
剖析：
利用氧化还原反应电子得失相等，氢气的体积比就等于铝失去的电子数之比。
答案：
B
2．镁粉中的少量铝粉怎样除去？
利用镁、铝化学性质的差别。
将混合物溶于一定量的氢氧化钠溶液，充分搅拌，过滤，洗涤沉淀，干燥得纯的镁粉。
3．将镁粉、铝粉的均匀混合物，平均分成四份，分别加到足量的下列溶液中，充分反应后放出氢气最多的是（）
A.3mol/LHClB.4mol/LHNO3C.8mol/LNaOHD.18mol/LH2SO4
利用Mg、Al的化学特性考虑：
B中硝酸氧化性酸不产生氢气；
C项只有Al与NaOH反应，Mg不反应；
D中Al钝化，Mg与浓硫酸也不产生氢气；
故都不正确。
A
[课堂小结]这节课我们重点学习了铝的重要物理性质和化学性质，并且了解铝的用途。
[布置作业]完成《金课堂》中的有关练习
[板书设计]第2节铝金属材料
1．铝的物理性质
2．铝的化学性质
①与氧气的反应，现象：
②与氧化铁的反应，现象：
③与酸反应
2Al+6H+=====2Al3++3H2↑
④铝与氢氧化钠溶液的反应
第2节铝金属材料（第二课时）
1．掌握氧化铝、氢氧化铝的两性；
2．掌握两性氧化物、两性氢氧化物的概念；
3．学会用氧化铝、氢氧化铝的两性解决实际问题。
1．实验探究法、对比法学习氧化铝、氢氧化铝的两性；
2．通过习题巩固知识、解决问题。
1．通过氧化铝、氢氧化铝的两性的学习使学生学会用辩证的观点分析问题；
2．培养学生严谨的态度。
氢氧化铝的两性。
氢氧化铝与氢氧化钠反应。
硫酸铝溶液、氢氧化钠、氨水、盐酸、试管、滴管等。
[引入新课]铝的最常见的重要化合物有氧化铝、氢氧化铝等，它们有哪些性质呢?
下面我们来做一个实验，请大家注意实验现象。
[推进新课]
[板书]二、氢氧化铝
[演示]硫酸铝溶液与氨水反应
[学生]溶液中有白色胶状沉淀，氨水过量，沉淀不溶解。
[板书]白色胶状沉淀
Al2（SO4）3+6NH3·
H2O===2Al（OH）3↓+3（NH4）2SO4
Al3++3NH3·
H2O===Al（OH）3↓+3NH4+
[讲解]将沉淀过滤出来，并加热灼烧，Al（OH）3会分解，写出化学方程式。
[学生]2Al（OH）3Al2O3+3H2O
[演示]在氢氧化铝中分别加入NaOH溶液、HCl溶液，注意实验现象。
[学生]沉淀都溶解。
[板书]Al（OH）3+3HCl===AlCl3+3H2O
Al（OH）3+3H+===Al3++3H2O
Al（OH）3+NaOH===Na[Al（OH）4]
Al（OH）3+OHˉ===[Al（OH）4]ˉ
[讲解]
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