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(duì)化學(xué)與生產(chǎn)生活實(shí)際的聯(lián)系有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。 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(diǎn)及用途，使學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到科學(xué)技術(shù)在現(xiàn)代社會(huì)中的重要性。 【教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)】 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)

2、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(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(gè)欄目“你知道嗎”為我們?cè)O(shè)置了三個(gè)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(gè)重要里程碑，是人類第

3、一次學(xué)會(huì)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。 【板書】 一、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。 【講述】 對(duì)。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?。 【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

4、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。 【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(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(qǐng)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

5、 ==== 高溫 Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑ CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2↑ 3.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(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(huì)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。 【提問】 玻璃是晶體嗎？ 【解答】玻璃不是晶體。因?yàn)榫w的外表特征是有一定的、整齊的、有規(guī)則的幾何外

6、形（當(dāng)然，構(gòu)成晶體的那個(gè)最小的單元是我們?nèi)庋劭床灰姷模?，它有固定的熔點(diǎn)。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)。 【板書】 2. 玻璃態(tài)物質(zhì)：短程有序、遠(yuǎn)程無序，沒有一定的熔點(diǎn)，而是在某一溫度范圍內(nèi)逐漸軟化變?yōu)橐簯B(tài)。 【展示一小塊普通玻璃】 【提問】 大家看，這是一塊普通玻璃，當(dāng)我們把若干塊普通玻璃疊加，或從側(cè)面看這塊玻璃時(shí)，它都是綠色的。為什么？ 【回答】 因?yàn)樵现谢煊卸r(jià)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?yàn)樵谥圃觳ＡУ倪^程當(dāng)中

7、，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)。 【總結(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(shí)（如二氧化錳、二氧化錫等），會(huì)使玻璃呈現(xiàn)不同的顏色。 【過渡】 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(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

8、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(dòng)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——?dú)浞幔℉F）對(duì)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(biāo)注刻度及文字。 SiO2 + 4HF ==

9、 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(dòng)與探究】 制作一個(gè)鍍銀小試管 實(shí)驗(yàn)步驟： 1.在一個(gè)潔凈的小試管中加入2mL2％AgNO3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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象： 試管內(nèi)壁形成光亮的銀鏡 有關(guān)反應(yīng)： Ag+ + NH3·H2O===AgOH + NH4+

10、 AgOH + 2NH3·H2O===[Ag(NH3)2] + + OH— + 2H2O 水浴加熱 2[Ag(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(shí)。 【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

11、：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·Al2O3 2、硅酸鹽水泥生產(chǎn)過程： 【講述】 硅酸鹽水泥一般生產(chǎn)過程通常可分為三個(gè)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

12、 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(gè)強(qiáng)度等級(jí)表示水泥的性能，等級(jí)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(shí) 【教學(xué)目標(biāo)】 了解光導(dǎo)纖維和新型陶瓷材料的特點(diǎn)

13、及用途，使學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到現(xiàn)代科學(xué)的魅力。 【教學(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。 【板書】 一、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)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。 【閱讀】 P99——光導(dǎo)纖維

14、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。 【板書】 2. 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(duì)肌體無免疫排異反應(yīng)，無溶血、凝血反應(yīng)，對(duì)人體五毒，不會(huì)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。 【閱讀】 P100“拓展視野”欄目---透明陶瓷和納米陶瓷 【資料】 透明陶

15、瓷就是用玻璃的生產(chǎn)方法制造出來的陶瓷。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(huì)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(gè)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１０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(dòng)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(jí)，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。