《功能各異的無機非金屬材料》教案.doc

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第二單元 功能各異的五級非金屬材料 第1課時 生活中的硅酸鹽材料 【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)過程，使學(xué)生對化學(xué)與生產(chǎn)生活實際的聯(lián)系有進一步的認(rèn)識。 2. 了解生活中無機非金屬材料的應(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及用途，使學(xué)生充分認(rèn)識到科學(xué)技術(shù)在現(xiàn)代社會中的重要性。 【教學(xué)重點難點】 水泥、玻璃和陶瓷的主要化學(xué)成分、生產(chǎn)原料 【教學(xué)過程】 【導(dǎo)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(yīng)用 【過渡】 P92有一個欄目“你知道嗎”為我們設(shè)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(lǐng)域的應(yīng)用嗎？ 以上問題是我們這節(jié)課學(xué)習(xí)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(shù)，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(xué)會用黏土等天然物為主要原料經(jīng)過復(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(jié) → 冷卻→ 陶瓷器 【過渡】下面我們來學(xué)習(xí)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(xué)們閱讀課本P93有關(guān)玻璃的內(nèi)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(xué)反應(yīng)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(yīng)條件為：高溫 反應(yīng)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(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(dāng)然，構(gòu)成晶體的那個最小的單元是我們?nèi)庋劭床灰姷模泄潭ǖ娜埸c。而玻璃是介于結(jié)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)。 【板書】 2. 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)。 【展示一小塊普通玻璃】 【提問】 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，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(dāng)中，加入了金屬氧化物。在紅色玻璃中加的是氧化亞銅(Cu2O)，在藍色玻璃中加的是氧化鈷(Co2O3)。 【總結(jié)】 很好。也就是說在制造玻璃的過程中，當(dāng)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(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(fēng)擋和弦窗、人工角膜、電視和雷達的屏幕、儀器和設(shè)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(dǎo)電、不吸水、隔熱、吸聲、防蟲蛀 太空飛行員的衣服、閥門、泵、風(fēng)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 【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(biāo)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(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 【過渡】 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。 【板書】 三、硅酸鹽水泥 【閱讀】 P96-97有關(guān)硅酸鹽水泥內(nèi)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)過程通常可分為三個步驟： （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 【板書】 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(zhì)量的重要指標(biāo)。我國以三個強度等級表示水泥的性能，等級越高性能越好。