高中化學教案：專題豐富多彩的生活材料第二單元功能各異的無機非金屬材料

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精第二單元功能各異的非金屬材料教學目標: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.教學重點、難點:水泥、玻璃和陶瓷的主要化學成分、生產(chǎn)原料教學用具：高壓鈉燈、光導玩具、光導演示器、光纜實物、投影片、電影剪輯教學方法：展示實、圖片、談話、講述、討論探究課時安排：3課時教學過程：第一課時生活中的硅酸鹽材料【導入新課】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。【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?！景鍟恳弧酿ね恋教沾伞咎釂枴课覈赜小按啥肌敝Q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??！景鍟?、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?！就队啊渴止ぶ圃焯沾傻倪^程(根據(jù)圖講解）【板書】2、手工制陶瓷過程：1．混合2．成型3．干燥4．燒結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：【投影】陶瓷種類：分為土器、陶器、瓷器、炻器?！具^渡】下面我們來學習生活中隨處可見的材料-—-玻璃【投影】人工吹制玻璃器皿【提問】玻璃中含有什么物質(zhì)？玻璃器皿為何能通過人工吹制方法制得？【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，并填寫下表?！就队罢故尽坎Ａе饕昧戏磻獥l件玻璃窯中發(fā)生的主要反應成分[學生閱讀完課本后，由學生回答，教師填寫上表］純堿石灰石石英砂高溫====高溫====高溫Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO====高溫====高溫CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑Na2SiO3CaSiO3SiO2【板書】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?！狙菔緦嶒灐咳∫桓ＡЧ?，置于燃著的酒精噴燈上，把玻璃管拉成兩支尖嘴管?！居^察】大家看到了什么？［回答］玻璃受熱、變軟，可拉細.[講述]實驗室里的膠頭滴管就是這樣制出來的。這說明普通玻璃在高溫時易軟化、變形。但如果我們在玻璃容器中進行的是高溫下的化學反應，普通的玻璃儀器顯然是不能滿足要求的，這時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】看起來晶瑩透明的玻璃是不是晶體呢?請大家思考后回答，說出判斷的依據(jù)?！居懻摗浚ㄉ祝┦恰＞w都能反光，玻璃也能反光,所以是；（生乙）是。因為玻璃是一個規(guī)則的形體，看起來也是亮晶晶的；(生丙）不是.晶體都有規(guī)則的幾何形狀，玻璃沒有；（生丁）不是.晶體都有固定的熔點,而玻璃沒有?！局v解】好.看來大家都很愛動腦思考。事實上，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?nèi)庋劭床灰姷模?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(zhì)狀態(tài)，我們把它叫做玻璃態(tài).【閱讀】P94“資料卡”“玻璃的結構特點—--玻璃態(tài)物質(zhì)”玻璃態(tài)物質(zhì)的結構特點是：它的粒子不像晶體那樣有嚴格的空間排列，但又不像無定形體那樣無規(guī)則排列,而是“短程有序、遠程無序”。即從小范圍來看,它有一定的晶型排列；從整體來看,卻像無定形的物質(zhì)那樣是無晶形的排列規(guī)律.所以玻璃態(tài)物質(zhì)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)?！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?！菊故疽粔K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?！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【閱讀】“檢索咨詢”—--特種玻璃的成分【閱讀】P95有關變色玻璃的段落?！局v解】變色玻璃在制造過程中，預先摻進了對光敏感的物質(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程.鹵化銀見光分解，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。當回到稍暗一點的地方，在氧化銅催化劑的促進下,銀和鹵素重新化合，生成鹵化銀，玻璃鏡片又變得透明起來?！咎釂枴空埓蠹腋鶕?jù)生活經(jīng)驗，說一下普通玻璃的優(yōu)點和缺點是什么？【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，但就是不結實，如窗戶上的玻璃，很容易被打破。玻璃不耐熱，開水都能把它炸裂……【講述】大家說得都很好.也正是為了讓玻璃“棄惡揚善”，玻璃專家們進行了深入的研究，并不斷地制成有各種各樣性能的特種玻璃。如石英玻璃、光學玻璃、玻璃纖維、鋼化玻璃等?！鹃喿x】P95“你知道嗎？”欄目，思考:鋼化玻璃、刻花玻璃、鍍膜玻璃是經(jīng)過怎樣的工序加工制得的？【板書】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)應力消失,機械強度增大，不易破碎。一旦破碎,碎塊也沒有尖銳的棱角,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?！净顒优c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(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水浴加熱水浴加熱2[Ag（NH3)2］++CH2OH（CHOH）4CHO+2OH—CH2OH（CHOH)4COO-+NH4++2Ag↓+3NH3↑+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)高溫高壓粘結而成復合玻璃產(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，所以夾層玻璃被擊碎時碎片仍會與PVB膠片粘在一起,不會因碎玻璃掉落造成人體傷害或財產(chǎn)損失【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【投影】【閱讀】P96-97有關硅酸鹽水泥內(nèi)容，(包括“檢索咨詢”欄目—-—水泥的硬化)并填寫下表。主要原料主要設備反應條件普通水泥的主要成分主要性質(zhì)粘土、石灰石（石膏)適量水泥回轉窯高溫硅酸三鈣3CaO·SiO2硅酸二鈣:2CaO·SiO2鋁酸三鈣:3CaO·Al2O3水硬性【板書】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:3CaO·SiO2硅酸二鈣：2CaO·SiO2鋁酸三鈣:3CaO·Al2O3主要性質(zhì)：水硬性2、硅酸鹽水泥生產(chǎn)過程：【小資料】硅酸鹽水泥一般生產(chǎn)過程通常概括為“二磨一燒”，可分為三個步驟：（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【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，