《2022年高中化學魯科版選修2 主題3 課題2 陶瓷的燒制教案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2022年高中化學魯科版選修2 主題3 課題2 陶瓷的燒制教案（14頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、2022年高中化學魯科版選修2 主題3 課題2 陶瓷的燒制教案 ●課標要求 舉例說明無機非金屬材料和其他新材料的特點，了解有關的生產原理。 ●課標解讀 1.認識常見無機非金屬材料的種類。 2．明確傳統(tǒng)的無機非金屬材料的生產原料、成分、性能。 3．明確新型無機非金屬材料的種類及特性。 4．了解無機非金屬材料的生產原理。 ●教學地位 本課時知識是無機非金屬材料的重要內容，《課程標準》明確要求能舉例說明無機非金屬材料的特點及有關生產原理，新型無機非金屬材料、傳統(tǒng)無機非金屬材料的特點均是高考的高頻考點。 ●新課導入建議 大家看了這些圖片以后，想到了什么？ ●教學流程設計

2、 課前預習安排：看教材P51－57，填寫[課前自主導學]，并完成[思考交流]。?步驟1：導入新課， 本課時教學地位分析。?步驟2：建議對[思考交流]進行提問，反饋學生預習效果。?步驟3：師生互動完成探究1，可利用[問題導思]作為探究主線。 ? 步驟7：通過[例2]和教材P55－57講解研析，對“探究2，普通陶瓷和新型陶瓷”中注意的問題進行總結。?步驟6：師生互動完成“探究2”。?步驟5：指導學生自主完成[變式訓練1]和[當堂雙基達標]1、3、5題。?步驟4：通過[例1]和教材P51－55“用黃土制作陶器”的講解研析，對“探究1，傳統(tǒng)無機非金屬材料的比較”中注意的問題進行總結。 ?

3、步驟8：指導學生自主完成[變式訓練2]和[當堂雙基達標]中的2、4題。?步驟9：引導學生自主總結本課時知識框架，然后對照[課堂小結]。并安排課下作業(yè)完成[課后知能檢測]。 課　標　解　讀 重　點　難　點 1.通過了解陶器、瓷器及新型陶瓷材料的原料等內容，知道陶瓷材料的主要化學成分，陶與瓷以及新型陶瓷材料在成分上的區(qū)別。 2．通過陶瓷的制作工藝等內容，了解陶瓷制作工藝的主要步驟，陶與瓷在制作工藝上的主要區(qū)別及釉的成分與作用等。 1.陶和瓷的區(qū)別。(重點) 2．明確陶瓷的成分，生產原料。(重點) 3．陶瓷的制作工藝。(難點) 4．普通陶瓷和新型陶瓷的性質。(重難點)

4、 用黃土制作陶器 1.制作陶器的原料：黏土，其中黃土是最常見的黏土。 2．黏土的主要成分：鋁硅酸鹽(xAl2O3·ySiO2·zH2O)。 3．燒制陶器的步驟：制泥→成型→干燥→燒成。 4．燒成中的工藝條件：溫度和氣氛(包括氧化氣氛和還原氣氛)。 5．紅陶：在氧化氣氛中，鐵的氧化物以Fe2O3的形態(tài)存在的陶器。 灰陶：在還原氣氛中，鐵的氧化物以FeO的形態(tài)存在的陶器。 1．蓋房子使用的紅磚和青磚是在什么氣氛中燒成的？ 【提示】　紅磚——氧化氣氛，青磚——還原氣氛。 瓷器的燒制 1.原料：高嶺土(Al2O3·2SiO2·2H2O)，又稱瓷土。 2．燒制

5、溫度：比燒制陶器的溫度高。 3．其他硅酸鹽材料 (1)普通硅酸鹽水泥 ①生產原料：熟料、石膏及其他添加材料。 ②生產步驟：生料準備、熟料煅燒、水泥制成。 ③特性：水硬性，即水化變硬。 (2)玻璃 ①生產原料：石英、純堿(Na2CO3)、長石。 ②特點：透明、沒有固定的熔點。 2．陶器和瓷器的成分和性能相同嗎？ 【提示】　不相同。生產瓷器原料的SiO2、Al2O3含量比制陶器原料高；瓷器更密實、不透水。 從普通陶瓷到新型陶瓷的飛躍 1.新型陶瓷材料又叫精細陶瓷或高性能陶瓷。 2．常見的新型陶瓷材料有：氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、氟化物陶瓷。 3．新型陶瓷材

6、料的特性：聲、光、電、熱、磁等多方面特性。 3．陶瓷材料有什么缺點？ 【提示】　脆性強、易破裂。 傳統(tǒng)無機非金屬材料的比較 【問題導思】　 ①傳統(tǒng)無機非金屬材料主要指什么材料？ 【提示】　傳統(tǒng)無機非金屬材料指硅酸鹽材料。 ②常見的硅酸鹽材料產品有哪些？ 【提示】　玻璃、水泥、陶瓷等。 ③硅酸鹽產品具有哪些優(yōu)良的性能？ 【提示】　見要點1。 1．硅酸鹽材料的組成和性能 (1)沙石、黏土、石英、石棉、高嶺石等許多礦物是硅酸鹽或硅的氧化物，傳統(tǒng)硅酸鹽產品以黏土、石英、鉀長石和鈉長石等為原料。 (2)原料中一般都含有[SiO4]4－，硅氧結構的特殊性決定了

7、硅酸鹽材料具有穩(wěn)定性強、硬度高、熔點高、難溶于水、絕緣、耐腐蝕等特點。 2．幾種主要的硅酸鹽產品 硅酸鹽 產品 水泥 玻璃 陶瓷 主要設備 水泥回轉窯 玻璃熔爐 原料 石灰石、黏土 輔助原料 純堿、長石、石英 黏土 反應 原理 復雜的物理、 化學變化 Na2CO3＋SiO2 Na2SiO3＋CO2↑ CaCO3＋SiO2 CaSiO3＋CO2↑ 復雜的物理、 化學變化 主要 成分 2CaO·SiO2 3CaO·SiO2 3CaO·Al2O3 4CaO·Al2O3· Fe2O3 Na2O·CaO·6SiO2 種類 不

8、同標號，標號越大性能越好 普通玻璃、特種玻璃 土器、陶器、 瓷器、炻器 等 特性 水硬性 非晶體，無固定熔點，在一定溫度范圍內軟化，可制成各種形狀 抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣體 　根據(jù)普通玻璃、普通水泥和普通陶瓷的生產過程，總結出硅酸鹽工業(yè)的一般特點是(　　) ①原料中一定含硅元素　②生成物是硅酸鹽?、鄯磻獥l件是高溫?、馨l(fā)生復雜的物理、化學反應 A．①②　　　　　　　　　　 B．①②③ C．①③④ D．①②③④ 【解析】　硅酸鹽工業(yè)的主要特點是：生產原料一定含有硅元素；生產產品的物質類型屬于硅酸鹽；使物質發(fā)生變化的條件是高溫；物質變化的類

9、型，既有物理變化，又有多種復雜的化學變化。 【答案】　D 1．下列產品不屬于硅酸鹽材料的是(　　) A．水泥 B．玻璃 C．塑料 D．陶瓷 【解析】　塑料屬于有機高分子材料。 【答案】　C 普通陶瓷和新型陶瓷 【問題導思】　 ①陶器與瓷器有哪些區(qū)別？ 【提示】　a．原料不同；b.生產溫度不同；c.質地不同。 ②碳化硅陶瓷、氮化硅陶瓷屬于哪類材料？ 【提示】　新型陶瓷材料。 1．陶器和瓷器的主要差別 陶器 瓷器 原料 黏土 高嶺土等礦物質 燒制 溫度 一般為950 ℃ 約在1 200 ℃以上 質地 疏松，有一定吸水性

10、 密實，不透水 2.新型陶瓷 (1)廣義上的陶瓷是用陶瓷生產方法制造的無機非金屬固體材料和制品的通稱，所以新型陶瓷材料按照陶瓷的廣義定義來看仍然屬于陶瓷材料。 (2)常見的新型陶瓷有氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、氟化物陶瓷。 　(雙選)下列對陶器和瓷器的比較中正確的是 (　　) A．瓷器燒制時使用的溫度不如陶器燒制時使用的溫度高 B．陶器使用的黏土中含有的雜質比瓷器使用的原料含有的雜質少 C．瓷器與陶器相比，具有坯體細膩、強度較高、結構致密、吸水率低的優(yōu)點 D．一般說來，瓷器比陶器的制造工序復雜 【解析】　瓷器與陶器相比，制造時所用的原料含雜質少，燒制時使用的溫度更高，具有坯體

11、細膩、強度較高、結構致密、吸水率低的優(yōu)點，制造工序更復雜。 【答案】　CD 2．在高新技術蓬勃發(fā)展的今天，陶瓷材料被稱為“支撐未來高新技術的尖端材料”，廣泛應用在航空、航天、信息、醫(yī)療、交通運輸?shù)仍S多領域。下列說法中正確的是 (　　) A．新型陶瓷材料和傳統(tǒng)陶瓷材料都是硅酸鹽材料 B．新型陶瓷材料又叫精細陶瓷或高性能陶瓷 C．制造新型陶瓷制品的原料以天然礦物為主 D．現(xiàn)在已經制造出的新型陶瓷材料大都性能優(yōu)異，具有很好的延性和超塑性 【解析】　新型陶瓷材料的化學組成已經遠遠超出了硅酸鹽的范圍，不再是傳統(tǒng)的硅酸鹽材料，故A是錯誤的。制造新型陶瓷制品所用的原料已從天然礦物發(fā)展為人

12、工合成的超細、高純的化工原料，故C錯誤。目前，人們成功制造出的許多新型陶瓷材料，雖然性能優(yōu)異，但仍然屬于脆性材料，延性不會很好，故D錯誤。 【答案】　B 【教師備課資源】 碳化硅陶瓷和氮化硅陶瓷 碳化硅(SiC)陶瓷 氮化硅(Si3N4)陶瓷 性能特點 硬度大，可耐2 000 ℃的高溫，有較高的強度，化學性質穩(wěn)定，耐腐蝕性強。 是一種超硬物質，本身具有潤滑性，并且耐磨損，除氫氟酸外，不與其他無機酸反應，抗腐蝕能力強，高溫時也能抗氧化。而且它還能抵抗冷熱沖擊，在空氣中加熱到1 000 ℃以上，急劇冷卻再急劇加熱，也不會碎裂。 主要用途

13、高溫耐蝕部件、研磨盤、密封環(huán)、研磨介質、防彈板、航天器的涂層材料等。 軸承、汽輪機葉片、機械密封環(huán)、永久性模具等機械構件、發(fā)動機受熱面等。 制造方法 將二氧化硅與碳在電爐中加熱至1 900 ℃以上可制得碳化硅。3C＋SiO2SiC＋2CO↑ 將高純硅與純氮氣加熱至1 300 ℃可制得氮化硅。也可用化學氣相沉積法，在氫氣保護下，使SiCl4與N2反應生成的Si3N4沉積在石墨表面，形成一層致密的Si3N4層。3Si＋2N2Si3N43SiCl4＋2N2＋6H2===Si3N4＋12HCl 1．明確2種原料：制陶——黃土，制瓷——高嶺土。 2．制陶的4個步驟：制泥→成型

14、→干燥→燒成。 3．制陶的2種氣氛：氧化氣氛——紅陶，還原氣氛—— 灰陶。 4．水泥的1種特性：水硬性。 5．玻璃的3種成分：CaSiO3、Na2SiO3、SiO2。 1．下列生活中的物品不屬于陶器的是(　　) A．空心磚　　　　　　　 B．青磚 C．瓦盆 D．砂鍋 【解析】　現(xiàn)代使用的空心磚一般是用水泥和少量砂石及其他填料制成的，不經過燒結過程，不屬于陶器。 【答案】　A 2．下列物品中屬于瓷器的是(　　) A．水缸 B．碗碟 C．砂鍋 D．磚瓦 【解析】　水缸通常屬于陶器，它表面有一層釉，但不具有半透明性；碗碟表面有釉

15、，且多數(shù)半透明，坯體細膩，所以應屬于瓷器；砂鍋和磚瓦也都屬于陶器。 【答案】　B 3．下列說法中，正確的是(　　) A．制陶的主要原料是石英砂 B．制作陶器一般分為制泥、成型、干燥、燒成等步驟 C．制陶過程中溫度越高越好，這樣制得的陶器牢固 D．在氧化氣氛中燒制得灰陶，在還原氣氛中得紅陶 【解析】　制陶的原料是黏土，故A錯誤。制陶過程中溫度不能太高，太高會使陶器變形，故C錯誤。在氧化氣氛中，鐵元素以Fe2O3的形式存在，得紅陶，在還原氣氛中，鐵元素以FeO的形式存在，得灰陶，故D錯誤。 【答案】　B 4．普通陶瓷材料不具有的性能特點是(　　) A．耐高溫 B．強度

16、高 C．韌性高 D．耐腐蝕 【解析】　普通陶瓷材料一般具有耐高溫、強度高、耐腐蝕的性能特點，而高韌性是納米陶瓷材料具有的。 【答案】　C 5．“秦磚漢瓦”表明我國人民很早就掌握了燒陶技術，磚瓦是用含鐵元素等雜質的黏土隔絕空氣燒制而成的。當燒窯臨近結束時，冷卻方法不同顏色不同。 (1)若用捅開窯頂自然冷卻的辦法，磚成為________色，其原因是由于生成了________(填化學式)。 (2)若用淋灑水的辦法來降低溫度，此時由于未反應完的燃料(C)與H2O(g)反應生成了具有還原性的________(填化學式)，氣體與______反應生成______，而呈現(xiàn)_____色。

17、 【解析】　(1)捅開窯頂進入空氣，磚成為紅色。 (2)生成的H2、CO為還原氣氛。 【答案】　(1)紅　Fe2O3 (2)H2、CO　鐵的氧化物　FeO、Fe　青 1．與陶瓷、玻璃、水泥同類的物質是(　　) A．光導纖維　　　　　　　B．有機玻璃 C．人造纖維 D．磚瓦 【解析】　陶瓷、玻璃、水泥、磚瓦均屬于硅酸鹽材料；光導纖維的成分為SiO2；人造纖維和有機玻璃均為有機高分子材料。 【答案】　D 2．材料與化學密切相關，表中對應關系錯誤的是(　　) 材料 主要化學成分 A 剛玉、金剛石 三氧化二鋁 B 大理石、石灰石 碳酸鈣 C

18、 普通水泥、普通玻璃 硅酸鹽 D 沙子、石英 二氧化硅 【解析】　剛玉的成分為Al2O3，金剛石為碳單質。 【答案】　A 3．陶瓷已廣泛應用于生活和生產中，下列不屬于陶瓷制品的是(　　) A．電器中的絕緣瓷管　　　B．實驗室中的坩堝 C．化學實驗室中的試管 D．建筑上燒制的磚瓦 【解析】　實驗室中的試管為玻璃制品。 【答案】　C 4．下列物質沒有固定熔點的是(　　) A．NaCl B．干冰 C．玻璃 D．金剛石 【解析】　NaCl、干冰、金剛石均為純凈物，有固定熔點；玻璃為混合物，沒有固定熔點。 【答案】　C 5．過量的泥沙、純堿、生石灰熔化后生成(　　

19、) ①水泥　②玻璃?、厶沾伞、芑炷痢、菀环N硅酸鹽材料 A．①④ B．②⑤ C．③ D．② 【解析】　水泥的主要成分是2CaO·SiO2、3CaO·SiO2、3CaO·Al2O3和鐵鋁酸鈣，其生產原料為黏土、石灰石?；炷潦撬?、碎石和沙子的混合物。陶瓷屬于硅酸鹽產品，其主要原料是黏土。泥沙的主要成分是SiO2，與純堿、生石灰在高溫下發(fā)生如下反應： SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑，SiO2＋CaOCaSiO3，而Na2SiO3、CaSiO3與SiO2的熔合物即是玻璃，玻璃是一種硅酸鹽產品，故答案為B。 【答案】　B 6．石灰石在自然界中存量豐富，它是許多工業(yè)的

20、主要原料之一。但制取下列物質不需要石灰石的是(　　) A．玻璃 B．陶瓷 C．水泥 D．漂粉精 【解析】　制玻璃的主要原料是純堿、石灰石和石英；制陶瓷的主要原料是黏土；制水泥的主要原料是石灰石和黏土；制漂粉精是用石灰乳和氯氣，制石灰乳要以石灰石為原料；不需要石灰石的是陶瓷。 【答案】　B 7．(雙選)新型無機材料碳化鈦(TiC)、碳化硼(B4C3)、氮化硅(Si3N4)等稱為非氧化物陶瓷，合成這些物質需在高溫條件下進行，在合成工藝中必須注意(　　) A．通入充足的氧氣 B．避免與氧氣接觸 C．可在氮氣氣氛中合成 D．通入少量氧氣 【解析】　在高溫條件下，TiC、B4C

21、3、Si3N4等非氧化物陶瓷與氧氣反應而被腐蝕，而氮氣的化學性質穩(wěn)定，不與非氧化物陶瓷反應，起到保護陶瓷不被氧化的作用。 【答案】　BC 8．下列關于硅單質及其化合物的說法正確的是(　　) ①硅是構成一些巖石和礦物的基本元素 ②水泥、玻璃、水晶飾物都是硅酸鹽制品 ③高純度的硅單質廣泛用于制作光導纖維 ④陶瓷是人類應用很早的硅酸鹽材料 A．①② B．②③ C．①④ D．③④ 【解析】　水晶飾物是SiO2，不是硅酸鹽制品。光導纖維的成分是SiO2，不是硅單質。 【答案】　C 9．下列對材料的特性及用途的敘述不正確的是(　　) A．氧化鋁陶瓷具有兩性，因此可用來制造人造牙

22、齒 B．氮化硅陶瓷耐高溫且不易傳熱，可用于制造柴油機部件 C．光導纖維傳導光的能力很強，是非常好的通訊材料 D．人造剛玉硬度大，可用于制造剛玉球磨機 【解析】　本題以新型無機非金屬材料為題材著重考查了性質決定用途這一原則，并與生產和生活相聯(lián)系。要求我們能夠認識生產、生活中化學的重要作用。氧化鋁陶瓷用來制造人造牙齒的原因是它具有很高的硬度及具有良好的生物相容性而不是由于其具有兩性；氮化硅陶瓷耐高溫且不易傳熱，所以用于制造柴油機部件時不需要冷卻，損失的能量?。还鈱Юw維傳導光的能力很強，在通訊時用于傳導光信號；人造剛玉(氧化鋁)硬度大，所以可用做球磨機材料。 【答案】　A 10．精細陶瓷

23、(又稱為特種陶瓷)在現(xiàn)代科技中的應用前景很廣。以SiO2加少量PdCl2研磨成極細的顆粒，經高溫燒結制成多孔燒結體，具有半導體的性質。它具有相當大的比表面積，將它和電子組件及儀表組成“電子鼻”，被稱為“人工神鼻”。冰箱泄露的氟利昂濃度只有十萬分之一也能“嗅”出。關于“電子鼻”的下列敘述中不正確的是(　　) A．“電子鼻”大大突破了人的嗅覺 B．“電子鼻”吸附氣體的能力極強 C．“電子鼻”可廣泛應用于易燃、易爆、有毒氣體的自動檢測和報警 D．“電子鼻”易溶于水 【解析】　“電子鼻”能夠“嗅”到人嗅不到的物質，所以它大大突破了人的嗅覺極限；它的原理是其表面積極大，容易吸附氣體，這樣才能檢

24、測氣體；由于它能夠吸附氣體，所以它應能夠檢測到易燃、易爆及有毒的氣體。從“電子鼻”所用的原料來看，燒結后的陶瓷應屬于硅酸鹽材料，所以應難溶于水。 【答案】　D 11．礦泉水一般是由巖石風化后被地下水溶解其中可溶部分生成的。風化作用是指礦物與水和二氧化碳同時作用的過程，如正長石(KAlSi3O8)風化生成高嶺土[Al2Si2O5(OH)4]的反應為： 2KAlSi3O8＋2H2CO3＋9H2O===2K＋＋2HCO＋4H4SiO4＋Al2Si2O5(OH)4 這個反應能夠發(fā)生的原因是_____________________________________________________

25、___________________ ________________________________________________________________________。 【解析】　在這個反應中，H2CO3與硅酸鹽發(fā)生反應后生成可溶的碳酸氫鹽和難溶的硅酸，發(fā)生的反應可認為是強酸制弱酸的反應，因為H2CO3的酸性比硅酸的酸性強。 【答案】　碳酸的酸性比硅酸的酸性強 12．陶瓷的發(fā)明是人類早期科學技術發(fā)展史上的一個重要的里程碑，現(xiàn)在，陶瓷已廣泛應用于生活和生產中。 (1)陶瓷不具有的性質是________。 A．可導電　　　　　　　　　B．耐酸堿 C．抗氧化 D．耐

26、高溫 (2)實驗室中最常用的坩堝是________，熔融燒堿樣品做實驗時一般選用________坩堝。 (3)在搪瓷和陶瓷器具表面的釉質中含有極微量的Pb、Cd和Sb等有毒的金屬鹽類，為防止中毒、不能長期盛放下列物質的是________。 A．食用植物油 B．醬油 C．食醋 D．酒 【解析】　(1)陶瓷的主要特性有：抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣、易成型等特點。 (2)實驗室中最常用的坩堝是瓷坩堝，加熱時，NaOH能與瓷坩堝反應，所以熔融燒堿時，一般用鐵坩堝。 (3)食醋的主要成分是醋酸，能溶解鉛、鎘等金屬造成重金屬離子中毒。 【答案】　(1)A　(2)瓷坩堝　鐵　(3)C 1

27、3．已知某一硅酸鹽可表示為Mga(Si4O10)(OH)b(其中a、b為正整數(shù))，試回答： (1)a與b應滿足的關系是(寫表達式)________________________________________________________________________。 (2)a能否等于2？________(填“能”、“ 不能”或“無法確定”)。 (3)a＝3的硅酸鹽的表達式(以氧化物的形式表示) ________________________________________________________________________。 【解析】　(1)根據(jù)化合價規(guī)則，可

28、列式為：2a＋4×4＝2×10＋b簡化為2a＝b＋4。 (2)令a＝2，則b＝0，故不能。 (3)當a＝3時，b＝2，Mga(Si4O10)(OH)b為 Mg3(Si4O10)(OH)2，改寫為氧化物的形式為 3MgO·4SiO2·H2O。 【答案】　(1)2a＝b＋4　(2)不能 (3)3MgO·4SiO2·H2O 14．氮化硅是一種高溫陶瓷材料，它硬度大、熔點高，化學性質穩(wěn)定，工業(yè)上普遍采用高純硅與純氮在1 300 ℃反應獲得。 (1)根據(jù)性質，推測氮化硅陶瓷的用途是________。(填序號) A．制汽輪機　　　　　　B．制有色玻璃 C．制永久性模具 D．制造柴油機

29、 (2)寫出N的原子結構示意圖________，根據(jù)元素周期律知識，請寫出氮化硅的化學式________________________________________________________________________。 (3)氮化硅陶瓷抗腐蝕能力強，除氫氟酸外，它不與其他無機酸反應。試推測該陶瓷被氫氟酸腐蝕的化學方程式________________________________________________________________________。 (4)現(xiàn)用四氯化硅與氮氣在氫氣氣氛保護下，加強熱發(fā)生反應，可得較高純度的氮化硅，反應的化學方程式為______

30、__________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 【解析】　氮化硅是一種高溫陶瓷材料，具有硬度大，熔點高、化學性質穩(wěn)定等優(yōu)良性質，可用于制造軸承、汽輪機葉片、機械密封環(huán)、永久性模具等機械構件，N元素位于元素周期表第二周期第ⅤA族，Si元素則在第三周期第ⅣA族，非金屬性應是N元素比Si元素強，其化學式可寫為Si3N4，氮化硅可被氫氟酸腐蝕，由Si3N4和HF的性質分析，可推知該反應不可能是氧化還原反應，其產物只能是SiF4和NH3。SiCl4、N2、H2加強熱時反應產物之一是Si3N4，可知N2作為氧化劑參與反應，那么還原劑只能是H2，H2的氧化產物只能是HCl。 【答案】　(1)ACD　(2)○＋7 　Si3N4 (3)Si3N4＋12HF===3SiF4↑＋4NH3↑ (4)3SiCl4＋2N2＋6H2Si3N4＋12HCl