2022年高中化學(xué) 《功能各異的無機(jī)非金屬材料》教案1 蘇教版選修1

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1、2022年高中化學(xué) 功能各異的無機(jī)非金屬材料教案1 蘇教版選修1【教學(xué)目標(biāo)】1. 知道陶瓷、玻璃、水泥的主要化學(xué)成分、生產(chǎn)原料和生產(chǎn)過程，使學(xué)生對化學(xué)與生產(chǎn)生活實際的聯(lián)系有進(jìn)一步的認(rèn)識。2. 了解生活中無機(jī)非金屬材料的應(yīng)用與人類文明發(fā)展的密切關(guān)系。3. 了解光導(dǎo)纖維和新型陶瓷材料的特點及用途，使學(xué)生充分認(rèn)識到科學(xué)技術(shù)在現(xiàn)代社會中的重要性。【教學(xué)重點難點】 水泥、玻璃和陶瓷的主要化學(xué)成分、生產(chǎn)原料【教學(xué)過程】【導(dǎo)入】人類建筑的變遷：陰冷潮濕的洞穴破敗不堪的茅草屋簡陋粗糙的石屋水泥、鋼筋建的磚瓦房。其中的陶瓷、水泥、普通玻璃是材料家族中一大類材料-無機(jī)非金屬材料，由于陶瓷、水泥、普通玻璃的主要成分

2、是硅酸鹽，因此稱此無機(jī)非金屬材料為硅酸鹽材料。【投影】P92圖3-13硅酸鹽材料的應(yīng)用【過渡】P92有一個欄目“你知道嗎”為我們設(shè)置了三個問題：1.普通玻璃和水泥是用什么原料，采用什么方法制造的？2.日常生活中使用的哪些器具是由硅酸鹽材料制成的？3.你能列舉硅酸鹽材料在現(xiàn)代高科技領(lǐng)域的應(yīng)用嗎？以上問題是我們這節(jié)課學(xué)習(xí)的線索，需要我們帶著這些問題展開思考。【投影】陶瓷圖片：【講述】我國早在8000年前便發(fā)明了制陶技術(shù)，是世界上最先燒造和使用陶器的國家之一。陶瓷的發(fā)明是人類科技發(fā)展史上一個重要里程碑，是人類第一次學(xué)會用黏土等天然物為主要原料經(jīng)過復(fù)雜的物理化學(xué)變化制造出的一種重要的人造材料。瓷器是中

3、華文明的象征。在許多拉丁語系國家中，“瓷器”和“中國”都以“CHINA”這同一種字母拼音表示?！景鍟恳弧酿ね恋教沾伞咎釂枴课覈赜小按啥肌敝Q的地方在哪里？有“陶都”之稱的地方又在哪里？【回答】江西景德鎮(zhèn)。浙江宜興?！局v述】對。景德鎮(zhèn)所燒制的薄胎瓷器被譽(yù)為：“潔如玉、明如鏡、薄如紙、聲如磬?！笨梢娪卸嗝吹木铝恕！景鍟?.傳統(tǒng)上陶器、瓷器是指所有以粘土為主要原料（Al2O32SiO22H2O）與其它天然礦物原料經(jīng)過粉碎、成型、煅燒等過程制成的各種制品。廣義上陶瓷是用陶瓷生產(chǎn)方法制造的無機(jī)非金屬固體材料和制品的通稱?！就队啊渴止ぶ圃焯沾傻倪^程（根據(jù)圖講解）【板書】2.手工制陶瓷過程：混合

4、成型 干燥 燒結(jié) 冷卻 陶瓷器【過渡】下面我們來學(xué)習(xí)生活中隨處可見的材料玻璃【板書】二、形形色色的玻璃【閱讀】請同學(xué)們閱讀課本P93有關(guān)玻璃的內(nèi)容，并回答下列問題：1.生產(chǎn)玻璃的主要原料是什么？2.生產(chǎn)條件是什么？主要的化學(xué)反應(yīng)方程式是什么？3.普通玻璃的主要成分是什么？【板書】1.生產(chǎn)玻璃原料：石英砂、碳酸鈉、碳酸鈣2.反應(yīng)條件為：高溫反應(yīng)方程式為：=高溫=高溫Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO23.普通玻璃的主要成分： Na2SiO3、CaSiO3、SiO2【講述】在原料中SiO2用量較大，普通玻璃是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2

5、熔化在一起得到的物質(zhì)，主要成分是SiO2。反應(yīng)中產(chǎn)生大量的CO2氣體。熔化的玻璃料比較粘稠，如果CO2不能順利排出，玻璃表面會出現(xiàn)少量的氣泡。因此，生產(chǎn)過程中要不斷攪拌玻璃，以排出CO2氣體?！咎釂枴坎Ａ蔷w嗎？【解答】玻璃不是晶體。因為晶體的外表特征是有一定的、整齊的、有規(guī)則的幾何外形（當(dāng)然，構(gòu)成晶體的那個最小的單元是我們?nèi)庋劭床灰姷模?，它有固定的熔點。而玻璃是介于結(jié)晶態(tài)和無定形態(tài)之間的一種物質(zhì)狀態(tài)，我們把它叫做玻璃態(tài)?！景鍟?. 玻璃態(tài)物質(zhì)：短程有序、遠(yuǎn)程無序，沒有一定的熔點，而是在某一溫度范圍內(nèi)逐漸軟化變?yōu)橐簯B(tài)?！菊故疽恍K普通玻璃】【提問】大家看，這是一塊普通玻璃，當(dāng)我們把若干塊普

6、通玻璃疊加，或從側(cè)面看這塊玻璃時，它都是綠色的。為什么？【回答】因為原料中混有二價鐵的緣故。【展示一塊紅色玻璃，一塊藍(lán)色玻璃】【提問】它們和我剛才取的那塊普通玻璃的顏色不一樣，是什么造成了它們的這種差別呢？【回答】是因為在制造玻璃的過程當(dāng)中，加入了金屬氧化物。在紅色玻璃中加的是氧化亞銅(Cu2O)，在藍(lán)色玻璃中加的是氧化鈷(Co2O3)?！究偨Y(jié)】很好。也就是說在制造玻璃的過程中，當(dāng)我們加入某些金屬氧化物時（如二氧化錳、二氧化錫等），會使玻璃呈現(xiàn)不同的顏色?！具^渡】玻璃的品種繁多，除了普通玻璃外，還有特種玻璃。它們的特性和用途與普通玻璃有什么不同呢？【投影】幾種玻璃的特性和用途種 類特 性用 途

7、普通玻璃在較高溫度下易軟化窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯等石英玻璃膨脹系數(shù)小，耐酸堿，強(qiáng)度大，濾光化學(xué)儀器；高壓水銀燈、紫外燈等的燈殼；光導(dǎo)纖維、壓電晶體等有機(jī)玻璃（聚甲基丙烯酸甲酯）高度透明、機(jī)械強(qiáng)度高、質(zhì)輕、易加工飛機(jī)上用作座艙蓋、風(fēng)擋和弦窗、人工角膜、電視和雷達(dá)的屏幕、儀器和設(shè)備的防護(hù)罩玻璃纖維（玻璃鋼）質(zhì)輕、隔音耐腐蝕、不怕燒、不導(dǎo)電、不吸水、隔熱、吸聲、防蟲蛀太空飛行員的衣服、閥門、泵、風(fēng)機(jī)、代替鋼管制造輸油管、輸油車等鋼化玻璃耐高溫、耐腐蝕、強(qiáng)度大、質(zhì)輕、抗震裂運(yùn)動器材；微波通訊器材；汽車、火車窗玻璃等【板書】玻璃上如何雕花？【講述】刻花玻璃氫氟酸（HF）對玻璃具有腐蝕作用，可用于在玻璃上

8、雕刻各種精美圖案，也可用于在玻璃儀器上標(biāo)注刻度及文字。SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O【板書】玻璃上如何鍍膜？鍍膜玻璃-在玻璃表面鍍金屬膜可以制得。鍍膜玻璃外觀美觀，還可以阻擋紅外線及紫外線的穿透。在玻璃上鍍銀、真空鍍鋁是制造鍍膜玻璃常用的方法?！净顒优c探究】制作一個鍍銀小試管實驗步驟：1.在一個潔凈的小試管中加入2mL2AgNO3溶液，慢慢滴加2氨水，邊滴加邊振蕩試管，直到產(chǎn)生的沉淀恰好溶解為止。2.再向試管中滴加2滴10氫氧化鈉溶液，隨后加入3mL10葡萄糖溶液，用溫水浴加熱幾分鐘。實驗現(xiàn)象：試管內(nèi)壁形成光亮的銀鏡有關(guān)反應(yīng)：Ag+ + NH3H2O=AgOH + NH4+A

9、gOH + 2NH3H2O=Ag(NH3)2 + + OH + 2H2O水浴加熱2Ag(NH3)2 + + CH2OH(CHOH)4CHO + 2OH CH2OH(CHOH)4COO + NH4+ + 2Ag+3 NH3+H2O【過渡】水泥是一種非常重要的建筑材料，下面我們學(xué)習(xí)水泥的有關(guān)知識。【板書】三、硅酸鹽水泥【閱讀】P96-97有關(guān)硅酸鹽水泥內(nèi)容，并回答下列問題：1.生產(chǎn)水泥的主要原料是什么？2.普通水泥的主要成分是什么？【板書】1.硅酸鹽水泥主要原料：粘土、石灰石、石膏（適量）2.主要成分：硅酸三鈣：3CaOSiO2 硅酸二鈣：2CaOSiO2鋁酸三鈣：3CaOAl2O32、硅酸鹽水泥

10、生產(chǎn)過程：【講述】硅酸鹽水泥一般生產(chǎn)過程通常可分為三個步驟： （1）生料制備。即將石灰質(zhì)原料、粘土質(zhì)原料與少量校正原料經(jīng)破碎后按一定比例配合、磨細(xì)并調(diào)配為成份合適、量質(zhì)均勻的生料。 （2）熟料煅燒。即將生料放在水泥窯內(nèi)煅燒至部分熔融以得到以硅酸鈣為主要成分的硅酸鹽水泥熟料。 （3）水泥粉磨及出廠。即將熟料加入適量石膏、混合材或添加劑共同磨細(xì)為水泥，并包裝出廠。生產(chǎn)工藝流程圖：石灰石、黏土 粉碎，調(diào)和 高溫煅燒 磨碎 水泥 石膏【板書】3.硅酸鹽水泥的應(yīng)用水泥砂漿（建筑用粘合劑）是水泥、沙子和水的混合物。混凝土是由水泥、沙子和碎石混合而成的混合物。目前，我國已成為世界上生產(chǎn)和使用水泥制品最多的國

11、家。水泥的強(qiáng)度和安全性是水泥質(zhì)量的重要指標(biāo)。我國以三個強(qiáng)度等級表示水泥的性能，等級越高性能越好。第2節(jié) 光導(dǎo)纖維和新型陶瓷材料第2課時【教學(xué)目標(biāo)】了解光導(dǎo)纖維和新型陶瓷材料的特點及用途，使學(xué)生充分認(rèn)識到現(xiàn)代科學(xué)的魅力?！窘虒W(xué)過程】【復(fù)習(xí)】陶瓷、玻璃、水泥生產(chǎn)原料及主要化學(xué)成分。【過渡】近年來為適應(yīng)科技發(fā)展而研制出許多新型陶瓷材料，它的化學(xué)組成已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出硅酸鹽范圍，在信息科學(xué)、航天航天、生物工程、超導(dǎo)研究等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用?！景鍟恳?、光導(dǎo)纖維和新型陶瓷材料【板書】1.光導(dǎo)纖維 【幻燈】光纜、光導(dǎo)纖維儀、光導(dǎo)纖維裝飾品、玩具等。上述物品及演示中，可以觀察到：光導(dǎo)纖維可以傳輸光、圖像、音樂等。當(dāng)

12、然，它的最大用途是，遠(yuǎn)距離信息傳輸，構(gòu)建信息高速公路。還可以用于醫(yī)學(xué)的腸鏡、胃鏡、心臟等內(nèi)窺鏡?！鹃喿x】P99光導(dǎo)纖維的制造與應(yīng)用【學(xué)生概括】光導(dǎo)纖維的主要性能和用途：傳導(dǎo)光的能力很強(qiáng)，應(yīng)用于通信?！景鍟?. 新型陶瓷【講述】 結(jié)構(gòu)陶瓷（或工程陶瓷）具有機(jī)械功能、熱功能和部分化學(xué)功能新型陶瓷 如納米陶瓷功能陶瓷 具有電、光、磁、化學(xué)和生物特性及相互轉(zhuǎn)換功能 如生物陶瓷生物陶瓷具有良好的生物兼容性，對肌體無免疫排異反應(yīng)，無溶血、凝血反應(yīng)，對人體五毒，不會致癌，適合植入體內(nèi)，可用于人體器官和組織的修復(fù)或再造?！鹃喿x】P100“拓展視野”欄目-透明陶瓷和納米陶瓷【資料】透明陶瓷就是用玻璃的生產(chǎn)方法

13、制造出來的陶瓷。透明陶瓷是利用人工合成的化學(xué)原料，諸如氧化鋁、氧化鎂、氧化鈣、氧化鈹、氧化鋯、氟化鎂、氟化鈣、氟化鑭、硫化鋅、硒化鋅、碲化鎘等，經(jīng)過原料處理、成型和高溫?zé)Y(jié)等工序而制成的。透明陶瓷的機(jī)械強(qiáng)度和硬度都很高，能耐受很高的溫度，即使在一千度的高溫下也不會軟化、變形、析晶。電絕緣性能、化學(xué)穩(wěn)定性都很高。光敏型玻璃陶瓷還有一個很有趣的性能，就是它能象照相底片一樣感光，由于這種透明陶瓷有這樣的感光性能，故又稱這為感光玻璃。并且它的抗化學(xué)腐蝕的性能也很好，可經(jīng)受放射性物質(zhì)的強(qiáng)烈輻射。它不但可以象玻璃那樣透過光線，而且還可以透過波長微米以上的紅外線，因此，可用來制造立體工業(yè)電視的觀察鏡，防核爆炸閃光危害的眼鏡，新型光源高壓鈉燈的放電管。透明陶瓷的用途十分廣泛，在機(jī)械工業(yè)上可以用來制造車床上的高速切削刀，汽輪機(jī)葉片，水泵，噴氣發(fā)動機(jī)的零件等，在化學(xué)工業(yè)上可以用作高溫耐腐蝕材料以代替不銹鋼等，在國防軍事上，透明陶瓷又是一種很好的透明防彈材料，還可以做成導(dǎo)彈等飛行器頭部的雷達(dá)天線罩和紅外線整流罩等；在儀表工業(yè)上可用作高硬度材料以代替寶石，在電子工業(yè)上可以用來制造印刷線路的基板和鏤板，在日用生活中可以用業(yè)制作各種器皿，瓶罐，餐具等等。人們利用納米技術(shù)把陶瓷粉體的顆粒加工到納米級，便得到了納米陶瓷。納米陶瓷成功地解決了陶瓷易碎的問題。