高中化學(xué)選修化學(xué)與技術(shù) 陶瓷的燒制教學(xué)設(shè)計(jì)

高中化學(xué)選修化學(xué)與技術(shù)

3.2陶瓷的燒制教學(xué)設(shè)計(jì)

教學(xué)目標(biāo)

■課標(biāo)要求

舉例說明無機(jī)非金屬材料和其他新材料的特點(diǎn)，了解有關(guān)的生產(chǎn)原理。

?課標(biāo)解讀

1.認(rèn)識常見無機(jī)非金屬材料的種類。

2.明確傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料的生產(chǎn)原料、成分、性能。

3.明確新型無機(jī)非金屬材料的種類及特性。

4.了解無機(jī)非金屬材料的生產(chǎn)原理。

?教學(xué)地位

本課時(shí)知識是無機(jī)非金屬材料的重要內(nèi)容，《課程標(biāo)準(zhǔn)》明確要求能舉例說

明無機(jī)非金屬材料的特點(diǎn)及有關(guān)生產(chǎn)原理，新型無機(jī)非金屬材料、傳統(tǒng)無機(jī)非金

屬材料的特點(diǎn)均是高考的高頻考點(diǎn)。

教學(xué)設(shè)計(jì)

?新課導(dǎo)入建議

大家看了這些圖片以后，想到了什么？

?教學(xué)流程設(shè)計(jì)

課前預(yù)習(xí)安排：看教材P51-57,填寫［課前自主導(dǎo)學(xué)］,并完成［思考交流］。等

驟1：導(dǎo)入新課，

本課時(shí)教學(xué)地位分析。=步驟2：建議對［思考交流］進(jìn)行提問，反饋學(xué)生預(yù)習(xí)效果。

等驟3：師生互動(dòng)完成探究1,可利用［問題導(dǎo)思］作為探究主線。

步驟7：通過［例2］和教材P55—57講解研析，對“探究2,普通陶瓷和新型陶瓷”

中注意的問題進(jìn)行總結(jié)。仁步驟6：師生互動(dòng)完成“探究2”。仁步驟5：指導(dǎo)學(xué)生

自主完成【變式訓(xùn)練1］和【當(dāng)堂雙基達(dá)標(biāo)］1、3、5題。仁步驟4：通過［例1］和教材

P51-55“用黃土制作陶器”的講解研析，對“探究1,傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料的

比較”中注意的問題進(jìn)行總結(jié)。步驟8：指導(dǎo)學(xué)生自主完成［變式訓(xùn)練2］和［當(dāng)堂

雙基達(dá)標(biāo)］中的2、4題。=步驟9：引導(dǎo)學(xué)生自主總結(jié)本課時(shí)知識框架，然后對照

［課堂小結(jié)］。并安排課下作業(yè)完成［課后知能檢測］。

課前導(dǎo)學(xué)

用黃土制作陶器

1.制作陶器的原料：黏土，其中黃土是最常見的黏土。

2.黏土的主要成分：鋁硅酸鹽(xAl2O3-ySiO2-zH2。)。

3.燒制陶器的步驟：制泥一成型一干燥一燒成。

4.燒成中的工藝條件：溫度和氣氛(包括氧化氣氛和還原氣氛)。

5.紅陶：在氧化氣氛中，鐵的氧化物以Fe2O3的形態(tài)存在的陶器。

灰陶：在還原氣氛中，鐵的氧化物以Fe。的形態(tài)存在的陶器。

思考交流

1.蓋房子使用的紅磚和青磚是在什么氣氛中燒成的？

【提示】紅磚一一氧化氣氛，青磚一一還原氣氛。

瓷器的燒制

1.原料：高嶺土(AI2O3?2SiO2?2H2O),又稱瓷土。

2.燒制溫度：比燒制陶器的溫度直。

3.其他硅酸鹽材料

(1)普通硅酸鹽水泥

①生產(chǎn)原料：維L、石膏及其他添加材料。

②生產(chǎn)步驟：生料準(zhǔn)備、熟料延燒、水泥制成。

③特性：水硬性,即水化變硬。

(2)玻璃

①生產(chǎn)原料：五袈、純堿(NazCOj、長石。

②特點(diǎn)：透明、沒有固定的熔點(diǎn)。

思考交流

2.陶器和瓷器的成分和性能相同嗎？

【提示】不相同。生產(chǎn)瓷器原料的SiO?、Al。含量比制陶器原料高；瓷器更密

實(shí)、不透水。

從普通陶瓷到新型陶瓷的飛躍

1.新型陶瓷材料又叫精細(xì)陶瓷或高性能陶瓷。

2.常見的新型陶瓷材料有：氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、氟化物陶瓷。

3.新型陶瓷材料的特性：聲、光、電、熱、磁等多方面特性。

思考交流

3.陶瓷材料有什么缺點(diǎn)？

【提示】脆性強(qiáng)、易破裂

課堂互動(dòng)

傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料的比較

【問題導(dǎo)思】

①傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料主要指什么材料？

【提示】傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料指硅酸鹽材料。

②常見的硅酸鹽材料產(chǎn)品有哪些？

【提示】玻璃、水泥、陶瓷等。

③硅酸鹽產(chǎn)品具有哪些優(yōu)良的性能？

【提示】見要點(diǎn)1。

1.硅酸鹽材料的組成和性能

(1)沙石、黏土、石英、石棉、高嶺石等許多礦物是硅酸鹽或硅的氧化物，傳統(tǒng)

硅酸鹽產(chǎn)品以黏土、石英、鉀長石和鈉長石等為原料。

(2)原料中一般都含有［SiOp,硅氧結(jié)構(gòu)的特殊性決定了硅酸鹽材料具有穩(wěn)定

性強(qiáng)、硬度高、熔點(diǎn)高、難溶于水、絕緣、耐腐蝕等特點(diǎn)。

2.幾種主要的硅酸鹽產(chǎn)品

硅酸鹽

水泥坡埔陶瓷

產(chǎn)品

主要設(shè)備水泥回轉(zhuǎn)窯玻璃熔爐

石灰石、黏土

原料純堿、長石、石英黏土

輔助原料

Na2C0：i+Si02

反應(yīng)復(fù)雜的物理、Na2SiO3+CO2t復(fù)雜的物理、

原理化學(xué)變化CaC0:t+Si02化學(xué)變化

CaSiO;!+CO2t

2CaO?Si02

3CaO-SiO2

主要

3CaO?ALO，Na2O?CaO-6SiO2

成分

4CaO,AI2O3,

Fep

土器、陶器、

不同標(biāo)號，標(biāo)號越普通玻璃、特種玻

種類瓷器、拓器

大性能越好璃

等

非晶體，無固定熔

抗氧化、抗酸堿腐

點(diǎn)，在一定溫度范

特性水硬性蝕、耐高溫、絕緣

圍內(nèi)軟化，可制成

體

各種形狀

例1.根據(jù)普通玻璃、普通水泥和普通陶瓷的生產(chǎn)過程，總結(jié)出硅酸鹽工業(yè)的一

般特點(diǎn)是（）

①原料中一定含硅元素②生成物是硅酸鹽③反應(yīng)條件是高溫④發(fā)生

復(fù)雜的物理、化學(xué)反應(yīng)

A.①②B.①②③

C.①③④D.①②③④

【解析】硅酸鹽工業(yè)的主要特點(diǎn)是：生產(chǎn)原料一定含有硅元素；生產(chǎn)產(chǎn)品的物質(zhì)

類型屬于硅酸鹽；使物質(zhì)發(fā)生變化的條件是高溫；物質(zhì)變化的類型，既有物理變

化，又有多種復(fù)雜的化學(xué)變化。

【答案】D

變式訓(xùn)練

1.下列產(chǎn)品不屬于硅酸鹽材料的是()

A.水泥B.玻璃

C.塑料D.陶瓷

【解析】塑料屬于有機(jī)高分子材料。

【答案】C

普通陶瓷和新型陶瓷

【問題導(dǎo)思】

①陶器與瓷器有哪些區(qū)別？

【提示】a.原料不同；b.生產(chǎn)溫度不同；c.質(zhì)地不同。

②碳化硅陶瓷、氮化硅陶瓷屬于哪類材料?

【提示】新型陶瓷材料。

1.陶器和瓷器的主要差別

陶器瓷器

原料黏土高嶺土等礦物質(zhì)

燒制

一般為950℃約在1200℃以上

溫度

質(zhì)地疏松，有一定吸水性密實(shí)，不透水

2.新型陶瓷

(1)廣義上的陶瓷是用陶瓷生產(chǎn)方法制造的無機(jī)非金屬固體材料和制品的通稱,

所以新型陶瓷材料按照陶瓷的廣義定義來看仍然屬于陶瓷材料。

(2)常見的新型陶瓷有氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、氟化物陶瓷。

例2.(雙選)下列對陶器和瓷器的比較中正確的是()

A.瓷器燒制時(shí)使用的溫度不如陶器燒制時(shí)使用的溫度高

B.陶器使用的黏土中含有的雜質(zhì)比瓷器使用的原料含有的雜質(zhì)少

C.瓷器與陶器相比，具有坯體細(xì)膩、強(qiáng)度較高、結(jié)構(gòu)致密、吸水率低的優(yōu)點(diǎn)

D.一般說來，瓷器比陶器的制造工序復(fù)雜

【解析】瓷器與陶器相比，制造時(shí)所用的原料含雜質(zhì)少，燒制時(shí)使用的溫度更高,

具有坯體細(xì)膩、強(qiáng)度較高、結(jié)構(gòu)致密、吸水率低的優(yōu)點(diǎn)，制造工序更復(fù)雜。

【答案】CD

變式訓(xùn)練

在高新技術(shù)蓬勃發(fā)展的今天，陶瓷材料被稱為“支撐未來高新技術(shù)的尖端材料”,

廣泛應(yīng)用在航空、航天、信息、醫(yī)療、交通運(yùn)輸?shù)仍S多領(lǐng)域。下列說法中正確的

是

()

A.新型陶瓷材料和傳統(tǒng)陶瓷材料都是硅酸鹽材料

B.新型陶瓷材料又叫精細(xì)陶瓷或高性能陶瓷

C.制造新型陶瓷制品的原料以天然礦物為主

D.現(xiàn)在已經(jīng)制造出的新型陶瓷材料大都性能優(yōu)異，具有很好的延性和超塑性

【解析】新型陶瓷材料的化學(xué)組成已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了硅酸鹽的范圍，不再是傳統(tǒng)的

硅酸鹽材料，故A是錯(cuò)誤的。制造新型陶瓷制品所用的原料已從天然礦物發(fā)展為

人工合成的超細(xì)、高純的化工原料，故C錯(cuò)誤。目前，人們成功制造出的許多新

型陶瓷材料，雖然性能優(yōu)異，但仍然屬于脆性材料，延性不會(huì)很好，故D錯(cuò)誤。

【答案】B

1.明確2種原料：制陶——黃土，制瓷——高嶺土。

2.制陶的4個(gè)步驟：制泥一成型一干燥一燒成。

3.制陶的2種氣氛：氧化氣氛一一紅陶，還原氣氛一一

灰陶。

4.水泥的1種特性：水硬性。

5.玻璃的3種成分：CaSiOs、Na2SiO3>Si02o

當(dāng)堂達(dá)標(biāo)

1.下列生活中的物品不屬于陶器的是()

A.空心磚B.青磚

C.瓦盆D.砂鍋

【解析】現(xiàn)代使用的空心磚一般是用水泥和少量砂石及其他填料制成的，不經(jīng)過

燒結(jié)過程，不屬于陶器。

【答案】A

2.下列物品中屬于瓷器的是（）

A.水缸B.碗碟

C.砂鍋D.磚瓦

【解析】水缸通常屬于陶器，它表面有一層釉，但不具有半透明性；碗碟表面有

釉，且多數(shù)半透明，坯體細(xì)膩，所以應(yīng)屬于瓷器；砂鍋和磚瓦也都屬于陶器。

【答案】B

3.下列說法中，正確的是（）

A.制陶的主要原料是石英砂

B.制作陶器一般分為制泥、成型、干燥、燒成等步驟

C.制陶過程中溫度越高越好，這樣制得的陶器牢固

D.在氧化氣氛中燒制得灰陶，在還原氣氛中得紅陶

【解析】制陶的原料是黏土，故A錯(cuò)誤。制陶過程中溫度不能太高，太高會(huì)使陶

器變形，故C錯(cuò)誤。在氧化氣氛中，鐵元素以FezOs的形式存在，得紅陶，在還

原氣氛中，鐵元素以FeO的形式存在，得灰陶，故D錯(cuò)誤。

【答案】B

4.普通陶瓷材料不具有的性能特點(diǎn)是（）

A.耐高溫B.強(qiáng)度高

C.韌性高D.耐腐蝕

【解析】

普通陶瓷材料一般具有耐高溫、強(qiáng)度高、耐腐蝕的性能特點(diǎn)，而高韌性是

納米陶瓷材料具有的。

【答案】C

5.“秦磚漢瓦”表明我國人民很早就掌握了燒陶技術(shù)，磚瓦是用含鐵元素等雜質(zhì)

的黏土隔絕空氣燒制而成的。當(dāng)燒窯臨近結(jié)束時(shí)，冷卻方法不同顏色不同。

（1）若用捅開窯頂自然冷卻的辦法，成成為_______色，其原因是由于生成了

（填化學(xué)式）。

（2）若用淋灑水的辦法來降低溫度，此時(shí)由于未反應(yīng)完的燃料（C）與H?O（g）反應(yīng)

生成了具有還原性的（填化學(xué)式），氣體與反應(yīng)生成，而呈

現(xiàn)____色。

【解析】（1）捅開窯頂進(jìn)入空氣，磚成為紅色。（2）生成的上、CO為還原氣

氛。

【答案】⑴紅FeQ（2）員、CO鐵的氧化物FeO、Fe青

課后檢測

1.與陶瓷、玻璃、水泥同類的物質(zhì)是（）

A.光導(dǎo)纖維B.有機(jī)玻璃

C.人造纖維D.成瓦

【解析】陶瓷、玻璃、水泥、磚瓦均屬于硅酸鹽材料；光導(dǎo)纖維的成分為SiO/

人造纖維和有機(jī)玻璃均為有機(jī)高分子材料。

【答案】D

2.材料與化學(xué)密切相關(guān)，表中對應(yīng)關(guān)系錯(cuò)誤的是（）

材料主要化學(xué)成分

A剛玉、金剛石三氧化二鋁

B大理石、石灰石碳酸鈣

C普通水泥、普通玻璃硅酸鹽

D沙子、石英二氧化硅

【解析】剛玉的成分為AbO”金剛石為碳單質(zhì)。

【答案】A

3.陶瓷已廣泛應(yīng)用于生活和生產(chǎn)中，下列不屬于陶瓷制品的是（）

A.電器中的絕緣瓷管B.實(shí)驗(yàn)室中的堵煙

C.化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中的試管D.建筑上燒制的磚瓦

【解析】實(shí)驗(yàn)室中的試管為玻璃制品。

【答案】C

4.下列物質(zhì)沒有固定熔點(diǎn)的是（）

A.NaClB.干冰

C.玻璃D.金剛石

【解析】NaCl、干冰、金剛石均為純凈物，有固定熔點(diǎn)；玻璃為混合物，沒有固

定熔點(diǎn)。

【答案】C

5.過量的泥沙、純堿、生石灰熔化后生成（）

①水泥②玻璃③陶瓷④混凝土⑤一種硅酸鹽材料

A.①④B.②⑤C.③D.②

【解析】水泥的主要成分是2CaO?Si。?、3CaO?SiO2,3CaO?AI2O3和鐵鋁酸鈣，

其生產(chǎn)原料為黏土、石灰石。混凝土是水泥、碎石和沙子的混合物。陶瓷屬于硅

酸鹽產(chǎn)品，其主要原料是黏土。泥沙的主要成分是SiO?,與純堿、生石灰在高溫

下發(fā)生如下反應(yīng)：

Si02+Na2C0;iNa2Si03+C02t,SiO2+CaOCaSiO3,ffi]Na2SiO:^CaSiQ；與SiOa的

熔合物即是玻璃，玻璃是一種硅酸鹽產(chǎn)品，故答案為B。

【答案】B

6.石灰石在自然界中存量豐富，它是許多工業(yè)的主要原料之一。但制取下列物

質(zhì)不需要石灰石的是（）

A.玻璃B.陶瓷

C.水泥D.漂粉精

【解析】制玻璃的主要原料是純堿、石灰石和石英；制陶瓷的主要原料是黏土；

制水泥的主要原料是石灰石和黏土；制漂粉精是用石灰乳和氯氣，制石灰乳要以

石灰石為原料；不需要石灰石的是陶瓷。

【答案】B

7.（雙選）新型無機(jī)材料碳化鈦（TiC）、碳化硼（BQ）、氮化硅（SisM）等稱為非氧

化物陶瓷，合成這些物質(zhì)需在高溫條件下進(jìn)行，在合成工藝中必須注意（）

A.通入充足的氧氣

B.避免與氧氣接觸

C.可在氮?dú)鈿夥罩泻铣?/p>

D.通入少量氧氣

【解析】在高溫條件下，TiC、BC、SisN,等非氧化物陶瓷與氧氣反應(yīng)而被腐蝕,

而氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不與非氧化物陶瓷反應(yīng)，起到保護(hù)陶瓷不被氧化的作用。

【答案】BC

8.下列關(guān)于硅單質(zhì)及其化合物的說法正確的是（）

①硅是構(gòu)成一些巖石和礦物的基本元素

②水泥、玻璃、水晶飾物都是硅酸鹽制品

③高純度的硅單質(zhì)廣泛用于制作光導(dǎo)纖維

④陶瓷是人類應(yīng)用很早的硅酸鹽材料

A.①②B.②③

C.①④D.③④

【解析】水晶飾物是Si。,，不是硅酸鹽制品。光導(dǎo)纖維的成分是Si。?，不是硅單

質(zhì)。

【答案】c

9.下列對材料的特性及用途的敘述不正確的是（）

A.氧化鋁陶瓷具有兩性，因此可用來制造人造牙齒

B.氮化硅陶瓷耐高溫且不易傳熱，可用于制造柴油機(jī)部件

C.光導(dǎo)纖維傳導(dǎo)光的能力很強(qiáng)，是非常好的通訊材料

D.人造剛玉硬度大，可用于制造剛玉球磨機(jī)

【解析】本題以新型無機(jī)非金屬材料為題材著重考查了性質(zhì)決定用途這一原則，

并與生產(chǎn)和生活相聯(lián)系。要求我們能夠認(rèn)識生產(chǎn)、生活中化學(xué)的重要作用。氧化

鋁陶瓷用來制造人造牙齒的原因是它具有很高的硬度及具有良好的生物相容性

而不是由于其具有兩性；氮化硅陶瓷耐高溫且不易傳熱，所以用于制造柴油機(jī)部

件時(shí)不需要冷卻，損失的能量?。还鈱?dǎo)纖維傳導(dǎo)光的能力很強(qiáng)，在通訊時(shí)用于傳

導(dǎo)光信號；人造剛玉（氧化鋁）硬度大，所以可用做球磨機(jī)材料。

【答案】A

10.精細(xì)陶瓷（又稱為特種陶瓷）在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用前景很廣。以Si。?加少量

PdCl?研磨成極細(xì)的顆粒，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)制成多孔燒結(jié)體，具有半導(dǎo)體的性質(zhì)。它

具有相當(dāng)大的比表面積，將它和電子組件及儀表組成“電子鼻”，被稱為“人工

神鼻”。冰箱泄露的氟利昂濃度只有十萬分之一也能“嗅”出。關(guān)于“電子鼻”

的下列敘述中不正確的是（）

A.“電子鼻”大大突破了人的嗅覺

B.“電子鼻”吸附氣體的能力極強(qiáng)

C.“電子鼻”可廣泛應(yīng)用于易燃、易爆、有毒氣體的自動(dòng)檢測和報(bào)警

D.“電子鼻”易溶于水

【解析】“電子鼻”能夠“嗅”到人嗅不到的物質(zhì)，所以它大大突破了人的嗅覺

極限；它的原理是其表面積極大，容易吸附氣體，這樣才能檢測氣體；由于它能

夠吸附氣體，所以它應(yīng)能夠檢測到易燃、易爆及有毒的氣體。從“電子鼻”所用

的原料來看，燒結(jié)后的陶瓷應(yīng)屬于硅酸鹽材料，所以應(yīng)難溶于水。

【答案】D

11.礦泉水一般是由巖石風(fēng)化后被地下水溶解其中可溶部分生成的。風(fēng)化作用是

指礦物與水和二氧化碳同時(shí)作用的過程，如正長石(KAlSisOj風(fēng)化生成高嶺土

[AbSizOsSH)」的反應(yīng)為:

+

2KAlSi308+2H2cO3+9H20=2K+2HCO；+4HBiO.,+Al2Si205(0H)4

這個(gè)反應(yīng)能夠發(fā)生的原因是

【解析】在這個(gè)反應(yīng)中，H2cQ,與硅酸鹽發(fā)生反應(yīng)后生成可溶的碳酸氫鹽和難溶

的硅酸，發(fā)生的反應(yīng)可認(rèn)為是強(qiáng)酸制弱酸的反應(yīng)，因?yàn)镠￡()3的酸性比硅酸的酸

性強(qiáng)。

【答案】碳酸的酸性比硅酸的酸性強(qiáng)

12.陶瓷的發(fā)明是人類早期科學(xué)技術(shù)發(fā)展史上的一個(gè)重要的里程碑，現(xiàn)在，陶瓷

已廣泛應(yīng)用于生活和生產(chǎn)中。

(1)陶瓷不具有的性質(zhì)是0

A.可導(dǎo)電B.耐酸堿

C.抗氧化D.耐高溫

(2)實(shí)驗(yàn)室中最常用的生期是,熔融燒堿樣品做實(shí)驗(yàn)時(shí)一般選用

________鄴亂

(3)在搪瓷和陶瓷器具表面的釉質(zhì)中含有極微量的Pb、Cd和Sb等有毒的金屬鹽

類,為防止中毒、不能長期盛放下列物質(zhì)的是0

A.食用植物油B.醬油

C.食醋D.酒

【解析】(1)陶瓷的主要特性有：抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣、易成型等特點(diǎn)。

(2)實(shí)驗(yàn)室中最常用的珀煙是瓷珀煙，加熱時(shí)，NaOH能與瓷生煙反應(yīng)，所以熔

融燒堿時(shí)，一般用鐵珀埸(3)食醋的主要成分是醋酸，能溶解鉛、鎘等金屬

造成重金屬離子中毒。

【答案】(DA(2)鏡珀煙鐵(3)C

13.已知某一硅酸鹽可表示為示"SiQ。)(OH)式其中a、6為正整數(shù))，試回答:

(1)a與人應(yīng)滿足的關(guān)