高中化學人教版化學與生活第三章探索生活材料第三節(jié)玻璃陶瓷和水泥

第三節(jié)玻璃、陶瓷和水泥（兩課時）教學目標：1．知道水泥、玻璃和陶瓷的主要化學成分、生產(chǎn)原料及其用途。2．激發(fā)學生學習化學的興趣，使學生對化學與生產(chǎn)、生活實際的聯(lián)系有進一步認識。3．使學生認識到化學在現(xiàn)代社會、現(xiàn)代科技中的重要作用。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、討論探究課時劃分：兩課時教學過程：第一課時[投影]人工吹制玻璃器皿[學與問]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]一、玻璃［自學］請大家閱讀課本P59有關玻璃的內(nèi)容，并填寫下表［投影展示］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］純堿石灰石石英高溫====高溫====高溫Na2CO3+CO2Na2SiO3+CO====高溫====高溫CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑Na2SiO3CaSiO3SiO2[板書]1、生產(chǎn)玻璃原料：主要反應：成分：[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。［提問］為什么制取氟化氫氣體或盛放氫氟酸時不能用玻璃容器？［回答］因為玻璃中含有二氧化硅，而氫氟酸可以和二氧化硅發(fā)生化學反應。［演示實驗］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。［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)。［討論］（生甲）是。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?。┎皇恰＞w都有固定的熔點，而玻璃沒有?！壑v解］好?？磥泶蠹叶己軔蹌幽X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?，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)。它的結構特點是：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)。[板書]2、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)。[展示一小塊普通玻璃][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)。［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。［提問］請大家根據(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。［投影展示］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、壓電晶體等光學玻璃透光性能好，有折光和色散性眼鏡片；照相機、顯微鏡、望遠鏡用凹凸透鏡等光學儀器玻璃纖維耐腐蝕、不怕燒、不導電、不吸水、隔熱、吸聲、防蟲蛀太空飛行員的衣服、玻璃鋼等鋼化玻璃耐高溫、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［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[講述]玻璃纖維是由熔融玻璃拉成或吹成的纖維，是玻璃鋼中的增強材料。玻璃鋼，是一種復合材料，質輕而堅硬，機械強度可與鋼材相比，因此得名。光學玻璃又稱鉛玻璃，它與普通成分不相同，主要由硅酸鉀、硅酸鉛和石英組成。生產(chǎn)中對原料純度要求高、不能含有氧化鐵等雜質，熔制過程要嚴格控制工藝，并采取攪拌等措施，排凈氣泡，保證料液高度均勻，只有這樣，才能使制成的玻璃質地均勻，有很好的折光性等光學性能。[閱讀]資料卡片—變色玻璃(變色眼鏡)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[板書]3、鋼化玻璃：普通玻璃在電爐里加熱軟化后急速冷卻而成的。特種玻璃：石英玻璃、光學玻璃、玻璃纖維、鋼化玻璃等。有色玻璃：在制造玻璃的過程當中，加入了金屬氧化物變色玻璃：鹵化銀見光分解，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，[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。[板書]二、陶瓷[提問]我國素有“瓷都”之稱的地方在哪里？“陶都”之稱的地方在哪里？[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?。[板書]1、傳統(tǒng)上陶瓷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。[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：1．混合2．成型３．干燥４．燒結５．冷卻６．陶瓷器[展示]一外觀美麗的陶瓷制品[講解]彩釉的初步知識：[投影]陶瓷種類及用途：[板書]3、彩釉：陶瓷種類及用途：[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[板書]三、水泥[投影][閱讀]課本63頁有關水泥內(nèi)容，并填寫下表。[板書]1、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[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。建筑用粘合劑——水泥沙漿的成分是水泥、沙子和水的混合物?；炷潦怯伤唷⑸匙雍退槭旌隙?。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。1.下列物質中屬于純凈物的是·10H2OB.水泥C.純凈的鹽酸D.普通玻璃2.下列敘述正確的是A.酸均不能與酸性氧化物反應B.玻璃、陶瓷、水泥容器都不能貯存氫氟酸C.石灰抹墻、水泥砌墻過程的硬化原理相同D.石灰窯、玻璃熔爐出來的氣體主要成分相同3.與普通玻璃相比具有相同組成的是A.鋼化玻璃B.光學儀器玻璃C.石英玻璃D.有色玻璃4.下列物質有固定熔點的是A.水泥B.玻璃·SiO2D.水玻璃5.熔融燒堿應選用的器皿是A.石英坩堝B.生鐵坩堝C.普通玻璃坩堝D.陶瓷坩堝參考答案：1、A2、BD3、C4、C5、B[作業(yè)]P651、2板書計劃一、玻璃1、生產(chǎn)玻璃原料：主要反應：成分：2、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)。3、鋼化玻璃：普通玻璃在電爐里加熱軟化后急速冷卻而成的。特種玻璃：石英玻璃、光學玻璃、玻璃纖維、鋼化玻璃等。有色玻璃：在制造玻璃的過程當中，加入了金屬氧化物變色玻璃：鹵化銀見光分解，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，二、陶瓷1、傳統(tǒng)上陶瓷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。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3、彩釉：陶瓷種類及用途：三、水泥1、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、水泥的標號及鋼筋混凝土。教學反思：本節(jié)內(nèi)容主要以學生指導閱讀為主，充分發(fā)揮學生的主動性和積極性。內(nèi)容簡單，學生很快掌握本節(jié)內(nèi)容。第二課時[復習]玻璃、陶瓷、水泥生產(chǎn)原料及主要化學成分。[過渡]近年來為適應科技發(fā)展而研制出許多新型陶瓷材料，它的化學組成已遠遠超出硅酸鹽范圍，在信息科學、航天航天、生物工程、超導研究等領域得到廣泛的應用。[板書]四、玻璃和陶瓷的發(fā)展今天，我們主要了解其中的兩種高溫結構陶瓷和光導纖維。[板書]1、光導纖維[展示]光纜、光導纖維儀、光導纖維裝飾品、玩具等。上述物品及演示中，可以觀察到：光導纖維可以傳輸光、圖像、音樂等。當然，它的最大用途是，遠距離信息傳輸，構建信息高速公路。還可以用于醫(yī)學的腸鏡、胃鏡、心臟等內(nèi)窺鏡。[播放]光導纖維的視頻。[學生概括]光導纖維的主要性能和用途：傳導光的能力很強，應用于通信。[教師小結]對比光纖光纜和普通電纜。光纖光纜信息量大，每根光纜上理論上可同時通過10億路電話。而普通電纜8管同軸電纜每條通話1800路；光纖光纜原料來源廣（石英玻璃），節(jié)約有色金屬。而普通光纜資源較少；光纖光纜質量小，每km27g，不怕腐蝕，鋪設方便。而普通光纜每；光纖光纜成本低，每km10000元左右。而普通光纜每km200000元左右；光纖光纜性能好，抗電磁干擾保密性強，能防竊聽，不發(fā)生電輻射……[板書]2、高溫結構陶瓷［講述］結構材料，是指利用其強度、硬度、韌性等機械性能制成的各種材料。以往用的最多的結構材料是金屬。但現(xiàn)在，它卻逐漸讓位于高溫結構陶瓷，為什么會這樣呢?請大家閱讀課本P65有關內(nèi)容回答。［回答］因為高溫結構陶瓷具有能經(jīng)受高溫、不怕氧化、耐酸堿腐蝕、硬度大、耐磨損、密度小等優(yōu)點，作為高溫結構材料非常合適，而金屬材料易受腐蝕，在高溫時不耐氧化，不適合在高溫時使用。（1）氧化鋁陶瓷[展示]高壓鈉燈。外罩是玻璃，里面的燈管是氧化鋁陶瓷，是一種高溫結構材料。高壓鈉燈內(nèi)溫度高達1400℃，同時鈉蒸氣具有很強的腐蝕性。[展示]坩堝、高溫爐管。[講解]性能：熔點高、硬度大、透明、耐高溫；用途：坩堝、高溫爐管、剛玉球磨機、高壓鈉燈管管（2）氮化硅陶瓷[展示]氮化硅陶瓷制品說明：氮化硅陶瓷也是一種高溫結構陶瓷，我國等少數(shù)先進國家，已經(jīng)用它制造出來陶瓷柴油機。其優(yōu)點：超硬物質，具有潤滑性，耐磨性抗腐蝕性強，高溫也能抗氧化。當然，還有其他高溫結構材料，如碳化硼陶瓷等等。[講述]新型陶瓷制成的防護片能承受航天飛機發(fā)射時因摩擦產(chǎn)生的1600℃[投影]［小結］以上我們所講述的，只不過是新型無機非金屬材料中的點滴，在此領域中，還有許許多多的已知和未知等待我們?nèi)チ私夂桶l(fā)掘。目前，科學家們對材料的研究已由宏觀進入微觀。人類智慧的力量是偉大的，希望你們現(xiàn)在能好好學習，并在將來能有機會在材料研究的天空里大顯身手，為人類最終擺脫對天然材料的依賴而作出貢獻![課堂練習]１、高溫結構陶瓷與金屬材料相比，優(yōu)點是Ａ．耐高溫耐腐蝕，不怕氧化Ｂ．密度小，硬度大Ｃ．韌性好，易于切削、鍛打、拉伸Ｄ．良好的傳熱導電性２、下列有關材料用途的說法不正確的是Ａ．氧化鋁陶瓷可用做高壓鈉燈的燈管Ｂ．氮化硅陶瓷可用做陶瓷發(fā)動機的材料Ｃ．光導纖維可用做遙測遙控、照明等Ｄ．氧化鋁陶瓷可用做半導體材料３、目前已有多個國家的大汽車公司試制無冷卻式陶瓷發(fā)動汽車．我國在１９９０年裝配了一輛并完成了試車．這種陶瓷柴油發(fā)動機部件的受熱面是由一種耐高溫且不易傳熱的材料制造的，這種材料是新型無機