2019-2020年高中化學 《功能各異的無機非金屬材料》教案1 蘇教版選修1.doc

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2019-2020年高中化學 《功能各異的無機非金屬材料》教案1 蘇教版選修1 【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。 【教學重點難點】 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。 【投影】 P92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。 【投影】 陶瓷圖片： 【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。 【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。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铝恕? 【板書】 1.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 → 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+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，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。 【提問】 玻璃是晶體嗎？ 【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，構成晶體的那個最小的單元是我們肉眼看不見的），它有固定的熔點。而玻璃是介于結晶態(tài)和無定形態(tài)之間的一種物質狀態(tài)，我們把它叫做玻璃態(tài)。 【板書】 2. 玻璃態(tài)物質：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，當我們把若干塊普通玻璃疊加，或從側面看這塊玻璃時，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)。 【總結】 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。 【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。 實驗現(xiàn)象： 試管內壁形成光亮的銀鏡 有關反應： Ag+ + NH3H2O===AgOH + NH4+ AgOH + 2NH3H2O===[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，下面我們學習水泥的有關知識。 【板書】 三、硅酸鹽水泥 【閱讀】 P96-97有關硅酸鹽水泥內容，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：3CaOAl2O3 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?？煞譃槿齻€步驟： （1）生料制備。即將石灰質原料、粘土質原料與少量校正原料經(jīng)破碎后按一定比例配合、磨細并調配為成份合適、量質均勻的生料。 （2）熟料煅燒。即將生料放在水泥窯內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。 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。水泥的強度和安全性是水泥質量的重要指標。我國以三個強度等級表示水泥的性能，等級越高性能越好。 第2節(jié) 光導纖維和新型陶瓷材料 第2課時 【教學目標】 了解光導纖維和新型陶瓷材料的特點及用途，使學生充分認識到現(xiàn)代科學的魅力。 【教學過程】 【復習】 陶瓷、玻璃、水泥生產(chǎn)原料及主要化學成分。 【過渡】 近年來為適應科技發(fā)展而研制出許多新型陶瓷材料，它的化學組成已遠遠超出硅酸鹽范圍，在信息科學、航天航天、生物工程、超導研究等領域得到廣泛的應用。 【板書】 一、光導纖維和新型陶瓷材料 【板書】 1.光導纖維 【幻燈】 光纜、光導纖維儀、光導纖維裝飾品、玩具等。 上述物品及演示中，可以觀察到：光導纖維可以傳輸光、圖像、音樂等。當然，它的最大用途是，遠距離信息傳輸，構建信息高速公路。還可以用于醫(yī)學的腸鏡、胃鏡、心臟等內窺鏡。 【閱讀】 P99——光導纖維的制造與應用 【學生概括】 光導纖維的主要性能和用途：傳導光的能力很強，應用于通信。 【板書】 2. 新型陶瓷 【講述】 結構陶瓷（或工程陶瓷）具有機械功能、熱功能和部分化學功能 新型陶瓷 如納米陶瓷 功能陶瓷 具有電、光、磁、化學和生物特性及相互轉換功能 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，無溶血、凝血反應，對人體五毒，不會致癌，適合植入體內，可用于人體器官和組織的修復或再造。 【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、成型和高溫燒結等工序而制成的。 透明陶瓷的機械強度和硬度都很高，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。并且它的抗化學腐蝕的性能也很好，可經(jīng)受放射性物質的強烈輻射。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，在機械工業(yè)上可以用來制造車床上的高速切削刀，汽輪機葉片，水泵，噴氣發(fā)動機的零件等，在化學工業(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，還可以做成導彈等飛行器頭部的雷達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。