《功能各異的無機非金屬材料》教案

第二單元 功能各異的五級非金屬材料第1課時 生活中的硅酸鹽材料【教學目標】1. 知道陶瓷、玻璃、水泥的主要化學成分、生產(chǎn)原料和生產(chǎn)過程，使學生對化學與生產(chǎn)生活實際的聯(lián)系有進一步的認識。2. 了解生活中無機非金屬材料的應用與人類文明發(fā)展的密切關系。3. 了解光導纖維和新型陶瓷材料的特點及用途，使學生充分認識到科學技術在現(xiàn)代社會中的重要性?！窘虒W重點難點】 水泥、玻璃和陶瓷的主要化學成分、生產(chǎn)原料【教學過程】【導入】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-無機非金屬材料，由于陶瓷、水泥、普通玻璃的主要成分是硅酸鹽，因此稱此無機非金屬材料為硅酸鹽材料?！就队啊縋92圖3-13硅酸鹽材料的應用【過渡】P92有一個欄目“你知道嗎”為我們設置了三個問題：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)代高科技領域的應用嗎？以上問題是我們這節(jié)課學習的線索，需要我們帶著這些問題展開思考?！就队啊刻沾蓤D片：【講述】我國早在8000年前便發(fā)明了制陶技術，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，是人類第一次學會用黏土等天然物為主要原料經(jīng)過復雜的物理化學變化制造出的一種重要的人造材料。瓷器是中華文明的象征。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?、從黏土到陶瓷【提問】我國素有“瓷都”之稱的地方在哪里？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為：“潔如玉、明如鏡、薄如紙、聲如磬?！笨梢娪卸嗝吹木铝?。【板書】1.傳統(tǒng)上陶器、瓷器是指所有以粘土為主要原料（Al2O3·2SiO2·2H2O）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)方法制造的無機非金屬固體材料和制品的通稱。【投影】手工制造陶瓷的過程（根據(jù)圖講解）【板書】2.手工制陶瓷過程：混合 成型 干燥 燒結(jié) 冷卻 陶瓷器【過渡】下面我們來學習生活中隨處可見的材料玻璃【板書】二、形形色色的玻璃【閱讀】請同學們閱讀課本P93有關玻璃的內(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？主要的化學反應方程式是什么？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.反應條件為：高溫反應方程式為：=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熔化在一起得到的物質(zhì)，主要成分是SiO2。反應中產(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，當我們把若干塊普通玻璃疊加，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，強度大，濾光化學儀器；高壓水銀燈、紫外燈等的燈殼；光導纖維、壓電晶體等有機玻璃（聚甲基丙烯酸甲酯）高度透明、機械強度高、質(zhì)輕、易加工飛機上用作座艙蓋、風擋和弦窗、人工角膜、電視和雷達的屏幕、儀器和設備的防護罩玻璃纖維（玻璃鋼）質(zhì)輕、隔音耐腐蝕、不怕燒、不導電、不吸水、隔熱、吸聲、防蟲蛀太空飛行員的衣服、閥門、泵、風機、代替鋼管制造輸油管、輸油車等鋼化玻璃耐高溫、耐腐蝕、強度大、質(zhì)輕、抗震裂運動器材；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，可用于在玻璃上雕刻各種精美圖案，也可用于在玻璃儀器上標注刻度及文字。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。【活動與探究】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反應：Ag+ + NH3·H2O=AgOH + NH4+AgOH + 2NH3·H2O=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，下面我們學習水泥的有關知識?！景鍟咳?、硅酸鹽水泥【閱讀】P96-97有關硅酸鹽水泥內(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：3CaO·SiO2 硅酸二鈣：2CaO·SiO2鋁酸三鈣：3CaO·Al2O32、硅酸鹽水泥生產(chǎn)過程：【講述】硅酸鹽水泥一般生產(chǎn)過程通?？煞譃槿齻€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.硅酸鹽水泥的應用水泥砂漿（建筑用粘合劑）是水泥、沙子和水的混合物?；炷潦怯伤?、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家。水泥的強度和安全性是水泥質(zhì)量的重要指標。我國以三個強度等級表示水泥的性能，等級越高性能越好。