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2019-2020年蘇教版化學(xué)選修1 專題3第二單元 功能各異的無(wú)機(jī)非金屬材料 教案 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(guò)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(wú)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)用具：高壓鈉燈、光導(dǎo)玩具、光導(dǎo)演示器、光纜實(shí)物、投影片、電影剪輯 教學(xué)方法：展示實(shí)、圖片、談話、講述、討論探究 課時(shí)安排：3課時(shí) 教學(xué)過(guò)程： 【導(dǎo)入新課】人類建筑的變遷：陰冷潮濕的洞穴→破敗不堪的茅草屋→簡(jiǎn)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(wú)機(jī)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(wú)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(guò)渡】P92有一個(gè)欄目“你知道嗎”為我們?cè)O(shè)置了三個(gè)問(wèn)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(wèn)題是我們這節(jié)課學(xué)習(xí)的線索，需要我們帶著這些問(wèn)題展開(kāi)思考。 【投影】陶瓷圖片： 【講述】我國(guó)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(guó)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，是人類第一次學(xué)會(huì)用黏土等天然物為主要原料經(jīng)過(guò)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(yǔ)系國(guó)家中，“瓷器”和“中國(guó)”都以“CHINA”這同一種字母拼音表示。 【板書(shū)】一、從黏土到陶瓷 【提問(wèn)】我國(guó)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?jiàn)有多么的精致了。 【板書(shū)】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(guò)粉碎、成型、煅燒等過(guò)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(wú)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(guò)程（根據(jù)圖講解） 【板書(shū)】2、手工制陶瓷過(guò)程： 1．混合 2．成型 3．干燥 4．燒結(jié) 5．冷卻 6．陶瓷器 【閱讀】P93“拓展視野”---傳統(tǒng)的陶瓷工藝 【講解】彩釉的初步知識(shí)： 【投影】陶瓷種類：分為土器、陶器、瓷器、炻器。 【過(guò)渡】下面我們來(lái)學(xué)習(xí)生活中隨處可見(jiàn)的材料---玻璃 【投影】人工吹制玻璃器皿 【提問(wèn)】玻璃中含有什么物質(zhì)？玻璃器皿為何能通過(guò)人工吹制方法制得？ 【板書(shū)】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，并填寫(xiě)下表。 【投影展示】 玻璃 主要用料 反應(yīng)條件 玻璃窯中發(fā)生的主要反應(yīng) 成 分 [學(xué)生閱讀完課本后，由學(xué)生回答，教師填寫(xiě)上表］ 純　堿 石灰石 石英砂 高溫 ==== 高溫 ==== 高溫 Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑ CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2↑ Na2SiO3 CaSiO3 SiO2 【板書(shū)】1、生產(chǎn)玻璃原料：石英砂、碳酸鈉、碳酸鈣 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(guò)程中要不斷攪拌玻璃，以排出CO2氣體。 【演示實(shí)驗(yàn)】取一根玻璃管，置于燃著的酒精噴燈上，把玻璃管拉成兩支尖嘴管。 【觀察】大家看到了什么？ [回答]玻璃受熱、變軟，可拉細(xì)。 [講述]實(shí)驗(yàn)室里的膠頭滴管就是這樣制出來(lái)的。這說(shuō)明普通玻璃在高溫時(shí)易軟化、變形。但如果我們?cè)诓Ａ萜髦羞M(jìn)行的是高溫下的化學(xué)反應(yīng)，普通的玻璃儀器顯然是不能滿足要求的，這時(shí)我們可以用能承受較高溫度的石英玻璃容器。石英玻璃的主要成分是二氧化硅，它的膨脹系數(shù)小，不怕溫度的驟然變化，而且具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性，所以是一種制作高溫容器的良好材料。 【思考】看起來(lái)晶瑩透明的玻璃是不是晶體呢？請(qǐng)大家思考后回答，說(shuō)出判斷的依據(jù)。 【討論】（生甲）是。晶體都能反光，玻璃也能反光，所以是； （生乙）是。因?yàn)椴Ａ且粋€(gè)規(guī)則的形體，看起來(lái)也是亮晶晶的； （生丙）不是。晶體都有規(guī)則的幾何形狀，玻璃沒(méi)有； （生?。┎皇恰＞w都有固定的熔點(diǎn)，而玻璃沒(méi)有?！? 【講解】好?？磥?lái)大家都很愛(ài)動(dòng)腦思考。事實(shí)上，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?jiàn)的），它有固定的熔點(diǎn)。而玻璃是介于結(jié)晶態(tài)和無(wú)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)。 【閱讀】P94“資料卡”“玻璃的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)---玻璃態(tài)物質(zhì)” 玻璃態(tài)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：它的粒子不像晶體那樣有嚴(yán)格的空間排列，但又不像無(wú)定形體那樣無(wú)規(guī)則排列，而是“短程有序、遠(yuǎn)程無(wú)序”。即從小范圍來(lái)看，它有一定的晶型排列；從整體來(lái)看，卻像無(wú)定形的物質(zhì)那樣是無(wú)晶形的排列規(guī)律。所以玻璃態(tài)物質(zhì)沒(méi)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)。 【板書(shū)】2、玻璃態(tài)物質(zhì)：短程有序、遠(yuǎn)程無(wú)序，沒(méi)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(wèn)】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(wèn)】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^(guò)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)。 【總結(jié)】很好。也就是說(shuō)在制造玻璃的過(guò)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(guò)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(chóng)蛀 太空飛行員的衣服、閥門(mén)、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 【閱讀】“檢索咨詢”---特種玻璃的成分 【閱讀】P95有關(guān)變色玻璃的段落。 【講解】變色玻璃在制造過(guò)程中，預(yù)先摻進(jìn)了對(duì)光敏感的物質(zhì)，如氯化銀、溴化銀（統(tǒng)稱鹵化銀）等，還有少量氧化銅催化劑。在變色眼鏡的玻璃里，有和感光膠片的曝光成像十分相似的變化過(guò)程。鹵化銀見(jiàn)光分解，變成許許多多黑色的銀微粒，均勻地分布在玻璃里，玻璃鏡片因此顯得暗淡，阻擋光線通行，這就是黑眼鏡。當(dāng)回到稍暗一點(diǎn)的地方，在氧化銅催化劑的促進(jìn)下，銀和鹵素重新化合，生成鹵化銀，玻璃鏡片又變得透明起來(lái)。 【提問(wèn)】請(qǐng)大家根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)，說(shuō)一下普通玻璃的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)是什么？ 【回答】玻璃的透光性能好，但易碎，并且易傷人。用玻璃制成的物品美觀，但就是不結(jié)實(shí)，如窗戶上的玻璃，很容易被打破。玻璃不耐熱，開(kāi)水都能把它炸裂…… 【講述】大家說(shuō)得都很好。也正是為了讓玻璃“棄惡揚(yáng)善”，玻璃專家們進(jìn)行了深入的研究，并不斷地制成有各種各樣性能的特種玻璃。如石英玻璃、光學(xué)玻璃、玻璃纖維、鋼化玻璃等。 【閱讀】P95“你知道嗎？”欄目，思考：鋼化玻璃、刻花玻璃、鍍膜玻璃是經(jīng)過(guò)怎樣的工序加工制得的？ 【板書(shū)】3、特種玻璃的加工 【講述】鋼化玻璃是將普通玻璃在電爐里加熱軟化后急速冷卻而成的。其成分與普通玻璃一樣，但經(jīng)這樣處理后，玻璃的內(nèi)應(yīng)力消失，機(jī)械強(qiáng)度增大，不易破碎。一旦破碎，碎塊也沒(méi)有尖銳的棱角，不易傷人，是一種安全玻璃。 【投影】 列車車廂玻璃是用鋼化玻璃制成的 【講述】刻花玻璃---氫氟酸（HF）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==SiF4↑ + 2H2O 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+ + 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 【閱讀】P96“資料卡”----夾層玻璃 夾層玻璃是在兩片或兩片以上玻璃之間夾透明粘接材料，經(jīng)高溫高壓粘結(jié)而成復(fù)合玻璃產(chǎn)品，是一種具有很高抗沖擊性和一定隔熱隔聲性能的安全玻璃產(chǎn)品。建筑用夾層玻璃又分為普通夾層玻璃和鋼化夾層玻璃，主要采用PVB膠片作為中間層干法熱壓工藝生產(chǎn)。夾層玻璃由于玻璃被PVB粘合很緊，而PVB富有彈性及緩沖沖擊的能力，所以?shī)A層玻璃被擊碎時(shí)碎片仍會(huì)與PVB膠片粘在一起，不會(huì)因碎玻璃掉落造成人體傷害或財(cái)產(chǎn)損失 【過(guò)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(shū)】三、硅酸鹽水泥 【投影】 【閱讀】P96-97有關(guān)硅酸鹽水泥內(nèi)容，（包括“檢索咨詢”欄目---水泥的硬化）并填寫(xiě)下表。 主要原料 主要設(shè)備 反應(yīng)條件 普通水泥的主要成分 主要性質(zhì) 粘土、石灰石 （石膏）適量 水泥回轉(zhuǎn)窯 高溫 硅酸三鈣3CaOSiO2 硅酸二鈣：2CaOSiO2 鋁酸三鈣：3CaOAl2O3 水硬性 【板書(shū)】1、硅酸鹽水泥主要原料：粘土、石灰石、石膏（適量） 主要成分：硅酸三鈣：3CaOSiO2 硅酸二鈣：2CaOSiO2鋁酸三鈣：3CaOAl2O3 主要性質(zhì)：水硬性 2、硅酸鹽水泥生產(chǎn)過(guò)程： 【小資料】硅酸鹽水泥一般生產(chǎn)過(guò)程通常概括為“二磨一燒”，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 高溫煅燒 磨碎 水泥 石膏 【講述】由上表可以看出，水泥最主要的性質(zhì)是水硬性。即跟水混合攪拌并靜置后，很容易凝固變硬，由于水泥具有這一優(yōu)良特性，被用作建筑材料。又由于它在水中也能硬化，因此是水下工程必不可少的材料。 【閱讀】P98“生活向?qū)А睓谀?--水泥不宜久存 【提問(wèn)】水泥不宜久存的原因是什么？ 【閱讀】P97“交流與討論”欄目---水泥廠廠址為何布局在煉鋼廠附近？ 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(guó)已成為世界上生產(chǎn)和使用水泥制品最多的國(guó)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(guó)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。 【本課小結(jié)】略