2022年蘇教版化學選修1 專題3第二單元 功能各異的無機非金屬材料 教案

2022年蘇教版化學選修1 專題3第二單元 功能各異的無機非金屬材料 教案教學目標：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：【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?、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?！局v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？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?玻璃主要用料反應條件玻璃窯中發(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+SiO2 Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2Na2SiO3CaSiO3SiO2【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，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┦?。晶體都能反光，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?。┎皇?。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)之間的一種物質狀態(tài)，我們把它叫做玻璃態(tài)?！鹃喿x】P94“資料卡”“玻璃的結構特點-玻璃態(tài)物質”玻璃態(tài)物質的結構特點是：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，卻像無定形的物質那樣是無晶形的排列規(guī)律。所以玻璃態(tài)物質沒有一定的熔點，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：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。【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)?！究偨Y】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，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?！就队啊?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2mL2AgNO3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2Ag(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：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。即將石灰質原料、粘土質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?！鹃喿x】P98“生活向導”欄目-水泥不宜久存【提問】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、硅酸鹽水泥的應用水泥砂漿（建筑用粘合劑）是水泥、沙子和水的混合物?；炷?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量的重要指標。我國以三個強度等級表示水泥的性能，等級越高性能越好?！颈菊n小結】略