2019-2020年高中化学 《功能各异的无机非金属材料》教案1 苏教版选修1.doc

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2019-2020年高中化学 《功能各异的无机非金属材料》教案1 苏教版选修1 【教学目标】 1. 知道陶瓷、玻璃、水泥的主要化学成分、生产原料和生产过程，使学生对化学与生产生活实际的联系有进一步的认识。 2. 了解生活中无机非金属材料的应用与人类文明发展的密切关系。 3. 了解光导纤维和新型陶瓷材料的特点及用途，使学生充分认识到科学技术在现代社会中的重要性。 【教学重点难点】 水泥、玻璃和陶瓷的主要化学成分、生产原料 【教学过程】 【导入】 人类建筑的变迁：阴冷潮湿的洞穴→破败不堪的茅草屋→简陋粗糙的石屋→水泥、钢筋建的砖瓦房。其中的陶瓷、水泥、普通玻璃是材料家族中一大类材料---无机非金属材料，由于陶瓷、水泥、普通玻璃的主要成分是硅酸盐，因此称此无机非金属材料为硅酸盐材料。 【投影】 P92图3-13硅酸盐材料的应用 【过渡】 P92有一个栏目“你知道吗”为我们设置了三个问题： 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盐材料制成的？ 3.你能列举硅酸盐材料在现代高科技领域的应用吗？ 以上问题是我们这节课学习的线索，需要我们带着这些问题展开思考。 【投影】 陶瓷图片： 【讲述】我国早在8000年前便发明了制陶技术，是世界上最先烧造和使用陶器的国家之一。陶瓷的发明是人类科技发展史上一个重要里程碑，是人类第一次学会用黏土等天然物为主要原料经过复杂的物理化学变化制造出的一种重要的人造材料。瓷器是中华文明的象征。在许多拉丁语系国家中，“瓷器”和“中国”都以“CHINA”这同一种字母拼音表示。 【板书】 一、从黏土到陶瓷 【提问】 我国素有“瓷都”之称的地方在哪里？有“陶都”之称的地方又在哪里？ 【回答】 江西景德镇。浙江宜兴。 【讲述】 对。景德镇所烧制的薄胎瓷器被誉为：“洁如玉、明如镜、薄如纸、声如磬。”可见有多么的精致了。 【板书】 1.传统上陶器、瓷器是指所有以粘土为主要原料（Al2O32SiO22H2O）与其它天然矿物原料经过粉碎、成型、煅烧等过程制成的各种制品。广义上陶瓷是用陶瓷生产方法制造的无机非金属固体材料和制品的通称。 【投影】 手工制造陶瓷的过程（根据图讲解） 【板书】 2.手工制陶瓷过程： 混合→ 成型→ 干燥→ 烧结 → 冷却→ 陶瓷器 【过渡】下面我们来学习生活中随处可见的材料——玻璃 【板书】 二、形形色色的玻璃 【阅读】请同学们阅读课本P93有关玻璃的内容，并回答下列问题： 1.生产玻璃的主要原料是什么？ 2.生产条件是什么？主要的化学反应方程式是什么？ 3.普通玻璃的主要成分是什么？ 【板书】 1.生产玻璃原料：石英砂、碳酸钠、碳酸钙 2.反应条件为：高温 反应方程式为： ==== 高温 ==== 高温 Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑ CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2↑ 3.普通玻璃的主要成分： Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 【讲述】 在原料中SiO2用量较大，普通玻璃是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2熔化在一起得到的物质，主要成分是SiO2。反应中产生大量的CO2气体。熔化的玻璃料比较粘稠，如果CO2不能顺利排出，玻璃表面会出现少量的气泡。因此，生产过程中要不断搅拌玻璃，以排出CO2气体。 【提问】 玻璃是晶体吗？ 【解答】玻璃不是晶体。因为晶体的外表特征是有一定的、整齐的、有规则的几何外形（当然，构成晶体的那个最小的单元是我们肉眼看不见的），它有固定的熔点。而玻璃是介于结晶态和无定形态之间的一种物质状态，我们把它叫做玻璃态。 【板书】 2. 玻璃态物质：短程有序、远程无序，没有一定的熔点，而是在某一温度范围内逐渐软化变为液态。 【展示一小块普通玻璃】 【提问】 大家看，这是一块普通玻璃，当我们把若干块普通玻璃叠加，或从侧面看这块玻璃时，它都是绿色的。为什么？ 【回答】 因为原料中混有二价铁的缘故。 【展示一块红色玻璃，一块蓝色玻璃】 【提问】 它们和我刚才取的那块普通玻璃的颜色不一样，是什么造成了它们的这种差别呢？ 【回答】 是因为在制造玻璃的过程当中，加入了金属氧化物。在红色玻璃中加的是氧化亚铜(Cu2O)，在蓝色玻璃中加的是氧化钴(Co2O3)。 【总结】 很好。也就是说在制造玻璃的过程中，当我们加入某些金属氧化物时（如二氧化锰、二氧化锡等），会使玻璃呈现不同的颜色。 【过渡】 玻璃的品种繁多，除了普通玻璃外，还有特种玻璃。它们的特性和用途与普通玻璃有什么不同呢？ 【投影】　　　　　　　　　 几种玻璃的特性和用途 种 类 特 性 用 途 普通玻璃 在较高温度下易软化 窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯等 石英玻璃 膨胀系数小，耐酸碱，强度大，滤光 化学仪器；高压水银灯、紫外灯等的灯壳；光导纤维、压电晶体等 有机玻璃 （聚甲基丙烯酸甲酯） 高度透明、机械强度高、质轻、易加工 飞机上用作座舱盖、风挡和弦窗、人工角膜、电视和雷达的屏幕、仪器和设备的防护罩 玻璃纤维 （玻璃钢） 质轻、隔音耐腐蚀、不怕烧、不导电、不吸水、隔热、吸声、防虫蛀 太空飞行员的衣服、阀门、泵、风机、代替钢管制造输油管、输油车等 钢化玻璃 耐高温、耐腐蚀、强度大、质轻、抗震裂 运动器材；微波通讯器材；汽车、火车窗玻璃等 【板书】 玻璃上如何雕花？ 【讲述】 刻花玻璃——氢氟酸（HF）对玻璃具有腐蚀作用，可用于在玻璃上雕刻各种精美图案，也可用于在玻璃仪器上标注刻度及文字。 SiO2 + 4HF == SiF4↑ + 2H2O 【板书】 玻璃上如何镀膜？ 镀膜玻璃---在玻璃表面镀金属膜可以制得。镀膜玻璃外观美观，还可以阻挡红外线及紫外线的穿透。在玻璃上镀银、真空镀铝是制造镀膜玻璃常用的方法。 【活动与探究】 制作一个镀银小试管 实验步骤： 1.在一个洁净的小试管中加入2mL2％AgNO3溶液，慢慢滴加2％氨水，边滴加边振荡试管，直到产生的沉淀恰好溶解为止。 2.再向试管中滴加2滴10％氢氧化钠溶液，随后加入3mL10％葡萄糖溶液，用温水浴加热几分钟。 实验现象： 试管内壁形成光亮的银镜 有关反应： Ag+ + NH3H2O===AgOH + NH4+ AgOH + 2NH3H2O===[Ag(NH3)2] + + OH— + 2H2O 水浴加热 2[Ag(NH3)2] + + CH2OH(CHOH)4CHO + 2OH— CH2OH(CHOH)4COO— + NH4+ + 2Ag↓+3 NH3↑+H2O 【过渡】 水泥是一种非常重要的建筑材料，下面我们学习水泥的有关知识。 【板书】 三、硅酸盐水泥 【阅读】 P96-97有关硅酸盐水泥内容，并回答下列问题： 1.生产水泥的主要原料是什么？ 2.普通水泥的主要成分是什么？ 【板书】 1.硅酸盐水泥主要原料：粘土、石灰石、石膏（适量） 2.主要成分：硅酸三钙：3CaOSiO2 硅酸二钙：2CaOSiO2铝酸三钙：3CaOAl2O3 2、硅酸盐水泥生产过程： 【讲述】 硅酸盐水泥一般生产过程通常可分为三个步骤： （1）生料制备。即将石灰质原料、粘土质原料与少量校正原料经破碎后按一定比例配合、磨细并调配为成份合适、量质均匀的生料。 （2）熟料煅烧。即将生料放在水泥窑内煅烧至部分熔融以得到以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料。 （3）水泥粉磨及出厂。即将熟料加入适量石膏、混合材或添加剂共同磨细为水泥，并包装出厂。 生产工艺流程图： 石灰石、黏土 粉碎，调和 高温煅烧 磨碎 水泥 石膏 【板书】 3.硅酸盐水泥的应用 水泥砂浆（建筑用粘合剂）——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，我国已成为世界上生产和使用水泥制品最多的国家。水泥的强度和安全性是水泥质量的重要指标。我国以三个强度等级表示水泥的性能，等级越高性能越好。 第2节 光导纤维和新型陶瓷材料 第2课时 【教学目标】 了解光导纤维和新型陶瓷材料的特点及用途，使学生充分认识到现代科学的魅力。 【教学过程】 【复习】 陶瓷、玻璃、水泥生产原料及主要化学成分。 【过渡】 近年来为适应科技发展而研制出许多新型陶瓷材料，它的化学组成已远远超出硅酸盐范围，在信息科学、航天航天、生物工程、超导研究等领域得到广泛的应用。 【板书】 一、光导纤维和新型陶瓷材料 【板书】 1.光导纤维 【幻灯】 光缆、光导纤维仪、光导纤维装饰品、玩具等。 上述物品及演示中，可以观察到：光导纤维可以传输光、图像、音乐等。当然，它的最大用途是，远距离信息传输，构建信息高速公路。还可以用于医学的肠镜、胃镜、心脏等内窥镜。 【阅读】 P99——光导纤维的制造与应用 【学生概括】 光导纤维的主要性能和用途：传导光的能力很强，应用于通信。 【板书】 2. 新型陶瓷 【讲述】 结构陶瓷（或工程陶瓷）具有机械功能、热功能和部分化学功能 新型陶瓷 如纳米陶瓷 功能陶瓷 具有电、光、磁、化学和生物特性及相互转换功能 如生物陶瓷 生物陶瓷具有良好的生物兼容性，对肌体无免疫排异反应，无溶血、凝血反应，对人体五毒，不会致癌，适合植入体内，可用于人体器官和组织的修复或再造。 【阅读】 P100“拓展视野”栏目---透明陶瓷和纳米陶瓷 【资料】 透明陶瓷就是用玻璃的生产方法制造出来的陶瓷。透明陶瓷是利用人工合成的化学原料，诸如氧化铝、氧化镁、氧化钙、氧化铍、氧化锆、氟化镁、氟化钙、氟化镧、硫化锌、硒化锌、碲化镉等，经过原料处理、成型和高温烧结等工序而制成的。 透明陶瓷的机械强度和硬度都很高，能耐受很高的温度，即使在一千度的高温下也不会软化、变形、析晶。电绝缘性能、化学稳定性都很高。光敏型玻璃陶瓷还有一个很有趣的性能，就是它能象照相底片一样感光，由于这种透明陶瓷有这样的感光性能，故又称这为感光玻璃。并且它的抗化学腐蚀的性能也很好，可经受放射性物质的强烈辐射。它不但可以象玻璃那样透过光线，而且还可以透过波长１０微米以上的红外线，因此，可用来制造立体工业电视的观察镜，防核爆炸闪光危害的眼镜，新型光源高压钠灯的放电管。 透明陶瓷的用途十分广泛，在机械工业上可以用来制造车床上的高速切削刀，汽轮机叶片，水泵，喷气发动机的零件等，在化学工业上可以用作高温耐腐蚀材料以代替不锈钢等，在国防军事上，透明陶瓷又是一种很好的透明防弹材料，还可以做成导弹等飞行器头部的雷达天线罩和红外线整流罩等；在仪表工业上可用作高硬度材料以代替宝石，在电子工业上可以用来制造印刷线路的基板和镂板，在日用生活中可以用业制作各种器皿，瓶罐，餐具等等。 人们利用纳米技术把陶瓷粉体的颗粒加工到纳米级，便得到了纳米陶瓷。纳米陶瓷成功地解决了陶瓷易碎的问题。